Сперматогенез – процесс развития мужских гамет.

Образование спермиев происходит в семенниках (яичках). В семенниках человека образуются многочисленные извитые семенные канальца где протекает сперматогенез. Эпителий семенных канальцев состоит из нескольких слоев клеток, которые называются сперматогониями и примерно еще шесть слоев клеток, образующихся в результате многократных делений сперматогоний. Данные слои соответствуют последовательным стадиям развития сперматозоидов.

Сперматогенез происходит в 4 стадии: размножения, роста, созревания, формирования (спермиогенез). У человека он начинается лишь придостижений половой зрелости.

Фаза размножения: начинается при достижении репродуктивного возраста. В наружных слоях эпителия извитых семенных канальцев начинаются многократные митотические деления сперматогоний.

Далее часть сперматогониев перемещается в следующую зону эпителия. Эти сперматогонии вступают в фазу роста. Они перестают делиться, увеличиваться в объеме и дифференцируются в сперматоциты первого порядка.

На стадии созревания сперматоциты первого порядка вступают в мейоз. Перед профазой мейоза в S-периоде у сперматоцитов первого порядка происходит удвоение ядерной ДНК. Следовательно, каждая клетка, вступающая в мейоз, является тетраплоидной (2n4c).

В результате первого деления мейоза образуются сперматоциты второго порядка, которые передвигаются еще ближе к просвету канальца. По размерам они меньше первичных сперматоцитов и содержат в два раза больше ДНК (n2c).

Сперматоциты второго порядка претерпевают второе деление мейоза и превращаются в гаплоидные сперматиды (nC) .

Сперматогонии вступают в стадию формирования. Спермиогенез происходит в боковых углублениях клеток Сертолли.

34.Дифференцировка зародышевых листков. Нейруляция как пример органогенеза.

Дифференцировка зародышевых листков – эктодермы, мезодермы и энтодермы – с образованием тканей и органов называется гистоорганогенезом. Судьба зародышевых листков в упрощенном виде отражена на схеме.

ГАСТРУЛА - эктодерма, мезодерма, энтодерма.

ЭКТОДЕРМА:

1.эпидермис кожи и его производные (ногти, волосы, потовые и сальные железы, молочные железы, эмаль зубов).

2. Нервная система.

МЕЗОДЕРМА:

СОМИТЫ

1. Дерматом – внутренний слой кожи (дерма).

2. Миотом – мышечные ткани

3. Склеротом – все виды соединительной ткани.

НОЖКИ СОМИТА

1. Нефрогонотом – мочеполовая система

БОКОВЫЕ ПЛАСТИНЫ

1. Спланхнотом – серозные оболочки ( перикард, брыжейки, плевральные листки), сердце.

ЭНТОДЕРМА

1. Эпителий желудочно–кишечного тракта.

2. Эпителий бронхо–легочной системы.

Образование органов - весьма сложный процесс. В их образовании принимают участие несколько зародышевых листков, поэтому правильнее говорить о преимущественной роли эктодермы, мезодермы или энтодермы в закладке того или иного органа. Механизмы органогенеза рассмотрим на примере нейруляции – образования нервной системы.

Нейруляция начинается с инвагинации нервной пластинки, выделяющейся на дорсальной эктодерме. Нервные валики, располагающиеся по краям нервной пластинки смыкаются с образованием нервной трубки. Клетки нервного валика преобразуются в клетки нервного гребня, дающие начало периферической нервной системе, а сама нервная трубка образует спинной и головной мозг.

38. Старение как закономерность онтогенеза. Проявления старения на различных уровнях организации живого. Гипотеза старения. Клиническая и биологическая смерть.

Старость представляет собой стадию индивидуального развития, по достижении которой в организме наблюдаются закономерные изменения в физическом состоянии, внешнем виде, эмоциональной сфере. Старческие изменения становятся очевидными и нарастают в пострепродуктивном периоде онтогенеза. Различают хронологический и биологический возраст. Хронологический возраст 60-74, называют пожилыми, 75-89 старыми, свыше 90 – долгожители. Точное определение биологического возраста затруднено тем, что отдельные признаки старости проявляются в разном хронологическом возрасте и характеризуется различной скоростью нарастания. Состояние старости достигается благодаря изменениям, составляющим содержания процесса старения. Этот процесс охватывает все уровни организации живого. В целом старение приводит к прогрессивному повышению вероятности смерти. Биологический смысл старения заключается в том, что оно делает неизбежной смерть организма. Молекулярные и клеточные проявления старения многообразны. Они заключаются в изменении показателей потоков информации и энергии, состояния ультраструктур дифференцированных клеток, снижении интенсивности клеточной пролиферации. 1.Функционирование ДНК, заключающей в себе биологическую информацию, связано с ее репродукцией, транскрипцией, репарацией. Интенсивность молекулярной репарации ДНК меняется с возрастом в некоторых типах клеток, но это не является главной причиной клеточного старения 2. Сопровождается снижением транскрипционной активности. Скорость снижения зависит от условий из существования в течение всей жизни (от напряженности их функционирования). С возрастом становятся мене подвижными, отмечается уменьшение содержания в хроматине негистоновых белков)

3. активность ферментов, ответственных за окисление снижается.

4. Изменение энергетики организма.

5. Ультраструктуры клеток (затрагивают органеллы как общего так и спецназначения)

6. Действенность механизмов, нейтрализующих свободные радикалы и пероксиды, снижается. (свободные радикалы способны нарушить любое звено молекулярной организации клетки)

Генетика старения:

1. Плейотропное действие, свойственное многим генам.

2. Со временем в генотипах соматических клеток накапливаются ошибки (мутации)

3. Гены, предрасположенные к хроническим заболеваниям. (ишемическая болезнь, гипертония)

Социально-экономические условия, особенность питания (семейный образ жизни защищает от большинства причин смерти (сердечно - сосудистые заболевания, рак, аппендицит, туберкулез)), экология (внешние условия жизни (микробы могут действовать на организм и изнутри (штаммы микроорганизмов , обитающие в кишечнике, являются обязательными симбионтами человека))

Гипотезы:

1. Гипотеза соматических мутаций – от генетического аппарата клеток.

2. Гипотезы об износе структур в диапазоне от макромолекул до организма в целом.

3. Генетические гипотезы или программные – процесс старения находится под прямым генетическим контролем.

4. О биологических часах. Роль «часов» приписывают вилочковой железе, прекращающей функционирование при переходе организма в зрелый рост. А так же нервная система и ее отделы (гипоталамус, симпатическая нервная система)

Смерть - не одномоментное событие. Оно состоит из 2-х этапов6клинической и биологической смерти. Признаками клинической смерти служит прекращение важнейших жизненных функций: потеря сознания, прекращения сердцебиения и дыхания. Однако в это время большинство клеток остаются живыми, в них еще совершаются процессы самообновления, их метаболизм еще упорядочен. Лишь постепенно в трупе развивается биологическая смерть, связанная с прекоращением самообновления, химические процессы становятся неупорядоченными, в клетках наступает автолиз (самопереваривание) разложение. Эти процессы развиваются в одних органах вслед за другими. Первой погибает кора головного мозга. В ней наступают необратимые процессы уже через 5-8 минут после прекращения кровоснабжения. Далее погибают клетки эпителия кишечника, легких, печени, затем в сердечной мыщце. Оживление возможно при смерти от кровопотери, поражения электрическим таком, утопления и т.д.

39. Современные представления о генетической регуляции развития. Основные клеточные процессы и межклеточные взаимодействия в онтогенезе. Эмбриональная индукция. Биология развития изучает способы генетического контроля индивидуального развития и особенности реализации генетической программы в фенотип в зависимости от условий. Важными являются исследования конкретных онтогенетических механизмов роста и морфогенеза. К ним относятся: пролиферация, дифференцировка, контактные взаимодействия клеток, тканей и органов (гуморальные и нервные механизмы интеграции).Все эти процессы носят избирательный характер, т.е. протекают в определенных пространственно-временных рамках. Деление клеток играет большую роль, т.к. 1. Благодаря делению из зиготы возникает многоклеточный механизм. 2.Пролиферация клеток обеспечивает рост организма. 3. Избирательному размножению клеток принадлежит заметная роль в обеспечении морфогенетических процессов.При изучении расположения делящихся клеток в тканях обнаружено, что они группируются гнездами. Само по себе деление клеток не дает эмбриональному зачатку определенной формы, и нередко эти клетки располагаются беспорядочно, но в результате последующего их перераспределения и миграции зачаток приобретает форму. Клеточное деление носит избирательный и закономерный характер. Совокупность клеток, являющихся потомками одной родоначальной клетки, называют клоном. Деление протекает с разной интенсивностью в разное время и в разных местах, носит клональный характер и подвержено мутационным изменениям. Миграции клеток имеют большое значение, начиная с процесса гаструляции. Клетки мезенхимы мигрируют одиночно, а клетки эпителиев – пластом. Яркий пример, миграция мезенхимных клеток с нервного гребня. Нарушение миграции в ходе эмбриогенеза приводит недоразвитию органа или к гетеротопиям, изменениям нормальной локализации. Существуют гипотезы о дистантных взаимодействиях на клетки в основе хемотаксиса и о контактных воздействиях (взаимодействие клеток со структурированным субстратом)Миграция находится под генетическим контролем и под влиянием окружающих клеток и тканей. Необходимым условием сортировки являются степень подвижности клеток и особенности их мембран. Существует ряд гипотез, объясняющих избирательную сортировку клеток. Возможно, что контакты между подобными клетками сильнее, чем между чужеродными клетками, из-за различий в поверхностном заряде их мембран. В обеспечении сортировки клеток важное место принадлежит генетическому аппарату. В развитии зародышей наряду с размножением клеток важную роль играют процессы гибели клеток. Имеет 2 уровня регуляции: генетический контроль и межклеточные взаимодействия. Генетический контроль клеточной гибели прослеживается на примере мутации. Дифференцировка клеток – это процесс, в результате которого клетка становится специализированной, т.е. приобретает химические, морфологические и функциональные особенности. В широком смысле – возникновение все больших различий и направлений специализации между клетками. Экспрессия гена в признак – это сложный этапный процесс, который можно изучить в основном по продуктам активности генов, с помощью электронного микроскопа или по результатам развития особи. Политентные хромосомы – это гигантские хромосомы, обнаруживаемы в интерфазных клетках некоторых тканей и мух у двукрылых. Эмбриональная индукция - это взаимодействие частей развивающегося зародыша. Один участок зародыша влияет на судьбу другого участка (пересадка из области дорсальной губы бластопора на стадии гаструлы на боковую сторону)Способность эмбрионального материала реагировать на различного рода влияния изменением своей презумптивной судьбы получила название компетенции. Индукция носит не только каскадный, но и переплетающийся характер , т.е. в индукции той или иной структуры может участвовать не одна, а несколько тканей. Чаще всего близлежащие участки зародыша оказывают взаимное влияние друг на друга. Различают гетерономную и гомономную виды индукции. К гетерономной относят случаи при которых один кусочек зародыша индуцирует иной орган. Гомономная - индуктор побуждает окружающий материал к развитию в том же направлении, что и он сам. Чтобы воспринять действие индуктора, компетентная ткань должна обладать хотя бы минимальной организацией. Одиночные клетки не воспринимают действие индуктора, а чем больше клеток в регулирующей ткани, тем активнее её реакция. Явления индукции обнаружены на самых разных этапах развития многих позвоночных. В акте индукции следует различать 2 компонента: индуктор и реагирующую систему.

45. Полигенное наследование как механизмпередачи потомству количественных признаков.

Различные доминантные не аллельные гены могут оказывать действие на один и тот же признак, усиливая его проявление. Важная особенность полимерии – суммирование действия неаллельных генов на развитие количественных признаков.

Многие морфологические, физиологические и патологические особенности человека определяются полимерным и генами: рост, масса тела, величина артериального давления. Развитие таких признаков у человека подчиняется общим законами полигенного наследования и очень сильно зависит от влияния условий среды. В этих случаях наблюдается, например, предрасположенности к гипертонической болезни, к ожирению и т.д. Данные признаки при благоприятных условиях среды могут и не проявляться или проявляться в незначительной степени. Это отличает полигенно – наследуемые признаки от моногенных. Изменяя условия среды, можно обеспечить профилактику ряда полигенных заболеваний.

49. Принципы картирования хромосом. Картирование хромосом человека.

Результаты анализирующего скрещивания при сцепленном наследовании дают возможность составить карту относительного расположения генов. При это за еждиницу расстояния принимают 1% образования кроссоверных гамет. При расстоянии 50 морганид и более признаки наследуются независимо, несимотря на локализацию генов в одной хромосоме. При построении линейной карты хромосом учитывают, что гены лежат друг за другом в линейном порядке и не перекрываются. Если между генами А и В процент рекомбинаций составляет 5%, а между генами В и С - 7% , то возможно два варианта их взаиморасположения.

А 5 В 7 С (1)

С А 5 В (2)

Для установления точного месторасположения гена С необходимо знать процент перекреста между С и А. Если он равен 12% , то верна (1)карта, а если он составляет 2% , верной является (2 карта.

Картирование хромосом человека , на основании гибридологического анализа невозможно(или является очень грубым), вследствии малого числа потомков в семьяхи невозможности экспериментального (в частности анализирующего) скрещивания. Поэтому был разработан метод гибридизации соматических клеток. Сутоь метода зпаключается в образовании гибридных соматических клеток мыши и человека. Особенностью этих гибридов является сохранение хромосомного набора мыши и потеря почти всех хромосом человека.Через несколько клеиочных циклов в гибридах сохраняются лишь отдельные хромосомы человека(идеальным является вариант, когда сохраняется одна гомологичная пара).

Если последующий анализ гибридных клеток выявляет наличие, какого – либо белка или фермента характерного для человека, то вывод очевиден – ген. Ответственный за синтез этого белка локализуется в хромосоме, присутствующей в гибридных клетках. Номер этой хромосомы определяют методом дифференциального окрашивания.

Хромосомные делеции позволяют установить точное место локализации гена в хромосоме. Например, было показано, что ген кислой фосфатазы эритроцитов располагается во второй хромосоме. При делеции короткого плеча этой хромосомы в терминальном районе полосы 2р23 активность фермента в эритроцитах сохранялась. При делеции . затрагивающей проксимальный район полосы 2р23 – активность отсутствовала. Следовательно, ген кислой фосфатазы эритроцитов расположен в полосе 2р23.

55. Синдром Эдвардса.

1. простой трипаносомный вариант 47, ХХ(Ху), 18+ 90%

2. Мозаичная форма 46, ХХ(ХУ)/47 ХХ(ХУ), 18+ 10%

Основные проявления:

Удлиненный череп, «птичий» профиль лица, короткие, горизонтально расположенные глазные щели, низкопосаженные аномальной формы ушные раковины, задержка роста, задержка психического развития, крипторхизм, наложение 2 пальца на 3, а 4 на 5. Дефект межжелудочковой перегородки или открытый боталлов проток, пороки развития почек, гиплазия ногтей. Диагностика: клинический и цитогенетический метод.

53. Хромосомная патология, вызванная аномалиями аутосом. Механизмы возникновения и основные проявления синдрома Дауна. Патология, вызываемая аномалиями аутосом (геномные и хромосомные мутации) – болезнь Дауна, Патау, Эдвардса и т.д.Болезнь Дауна – наиболее распространенная их всех хромосомных аномалий. Лишняя хромосома все же имеется, но она была транслоцирована на хромосому другой группы. , т.е. га одну из больших акроцентрических хромосом,. Такая форма синдрома называется транслокационой ;она встречается реже ,чем обычная трисомия (фенотипечиски эти формы неотличимы ).В этом случае возраст матери не имеет значения ,дети с транслокационой формой могут рождаться и у очень молодых матерей. При транслокационой форме риск рождения больного ребенка более высокий .Это объясняется тем ,что один из родителей является фенотипическим здоровым носителем лишняя 21 хромосома транслоцируется на 15-ую и составляет с ней одно целое в кариотипе.

1. Полный трипаносомный вариант. 47, ХХ (ХУ), 21+. 94%

2. Полная транслокационная форма: 46, ХХ(ХУ), t(21+15)

3. Мозаичная транслокационная форма. 46, ХХ(ХУ)/46, ХХ (ХУ), t(21+15). 2%.

Проявления синдрома:

Низкий рост, умственная отсталость, плоское лицо, уплощенный череп, открытый рот, раскосые (монголоидные) глаза, плоский затылок, раскосые монголоидные глаза, широкая плоская переносица, диспластичные уши, врожденные пороки развития, пороки желудочно-кишечного тракта, мышечная гипотония, гиперподвижность суставов, поперечная складка на ладони.

57. Хромосомная патология, вызываемая аномалиями гетеросом. Характеристика кариотипа и фенотипа при синдроме Шерешевского – Тернера.

Причиной синдрома Шерешевского – Тернера является полная или частичная моносомия по Х-хромосоме. Различают 3 основных цитогенетических варианта синдрома, чтоопределяет его большую клиническую вариабельность:

1. Моносомия – 45Х0 (60%)

2. Частичная моносомия – 46ХХр- или 46ХХq- (5%)

3. Мозаичная форма – 46 ХХ/45 Х0

4. Другие причины (изохромосома – Х, кольцева Х – хромосома и др)

Основные проявления: фенотипичеки женщины, низкий рост, короткая шея, крыловидные кожные складки, широкая грудная клетка, половой инфантилизм, аменорея, бесплодие, периферический лимфатический отек у новорожденных, снижение слуха, пороки сердца, аномалии выделительной системы, гиперпигментация кожи, снижение умственного развития.

Диагностика – клиничекий метод, цитогенетический метод. Тельца Барра в клетках слизистой и ротовой полости, и «барабанные палочки» в ядрах лимфоцитах не выявляются.

60. Генные заболевания, механизмы возникновения и классификация. Патогенез, основные про-явления, диагностика и подходы к лечению на примере финилкетонурии.

Генные болезни (генные мутации):

Генетическая:

Аутосомные болезни (доминантные, рецессивные)

Сцепленные с полом (Х-доминантные, Х – рецессивные, У – сцепленные)

Патогенетическая:

1. Болезни обмена веществ

2. Врожденные пороки развития

3. Комбинированные состояния

У человека обнаружены различные виды генных мутаций: замена одной пары нуклеотидов другой, изменение последовательности нуклеотидов, выпадение или вставка одного или нескольких нук-леотидов.

В зависимости от того, какая произошла мутация, ферментная активность может быть изменена различным образом: повышена или понижена – вплоть до полного отсутствия фермента.фенотипи-чеки такие болезни проявляются как наследственные болезни обмена веществ – ферментопатии.

Причиной заболевания является мутация гена фенилаланингидроксилазы (ФАГ) фермента, обеспечивающего превращение фенилаланина в тирозин, ведет к накоплению в организме токсических промежуточных продуктов.

При дефекте фермента фенилаланингидроксилазы фенилаланин не превращается в тирозин и накапливается в крови больных в больших концентрациях. Это приводит к частичному превращению фенилаланина в фенилуксусную и фенилмолочные кислоты, накопление которых наряду с повышенной концентрацией самого фенил аланина оказывает токсическое действие на мозг ребенка. В результате у детей наблюдается различная степень дефекта умственного развития.

Основные проявления финилкетонурии:

Высокие концентрации фенил аланина повреждение ЦНС повышенная нервно-мышечная возбудимость, судороги, слабоумие.

Низкие концентрации меланина гипопигментация радужной оболочки, волос, кожных покровов

Диагностика:

В основе диагностики лежит биохимический метод

1. В моче больных детей обнаруживаются продукты метаболизма фенилаланина (фенилпи-руват, фениллактат, фенилацетат)

2. В крови больных детей обнаруживаются повышенная концентрация фенилаланина

Лечение

Главный способ лечения фенилкетонурии – диетотерапия, ограничивающая поступление в организм фенилаланина до минимальной возвратной потребности (овощи, фрукты).

64. Медико-генетическое консультирование -- это специализированный вид медицинской помощи, направленный на профилактику наследственной патологии. Его целью является определение вероятности рождения ребенка с наследственным заболеванием и объяснение этой ситуации консультирующимся, помощь семье в принятии решения. Термин «медико-генетическая консультация» означает как обследование у врача-генетика, так и специализированное медицинское учреждение.Консультация у врача-генетика обязательно начинается с уточнения диагноза пробанда. При этом используются специализированные методы: клинико-генеалогический, цитогенетический, биохимический, молекулярно-генетический. В случае необходимости для обследования больного привлекаются врачи других специальностей. Достаточно часто применяются разнообразные методы общего клинико-лабораторного исследования: гормональные, радиологические, иммунологические и т.д.Для уточнения диагноза бывает необходимо обследовать родственников. Это помогает определить, тип наследования, уточнить диагноз заболевания у пробанда. Кроме того, анализ клинических проявлений у разных членов семьи дает возможность предполагать характер течения патологического процесса у конкретного человека..Медико-генетическое консультирование заканчивается разъяснением обратившимся пациентам генетического риска возникновения заболевания, характера его течения. При этом даются советы по профилактике рождения больного ребенка, современным методам доклинической диагностики и терапии. Этот последний этап работы врача-генетика является очень важным, так как он определяет эффективность консультации. Если пациенты неправильно поймут заключение или не будут ему доверять, то в семье может повториться тяжелая трагедия. Проспективное и ретроспективное консультирование.За медико-генетической помощью обращаются пациенты с самыми разнообразными проблемами. В зависимости от основной причины выделяют проспективное и ретроспективное консультирование.В большинстве случаев поводом для обследования у врача-генетика является наследственное или предположительно наследственное заболевание у ребенка. Такое консультирование получило название ретроспективного. Оно применяется с целью уточнения диагноза, прогноза течения заболевания, определения повторного риска рождения больного ребенка.Если же медико-генетическое консультирование проводится до проявления заболевания в семье, оно называется проспективным. Причинами обращения в таких случаях обычно оказываются тератогенные или мутагенные воздействия, кровное родство супругов, наличие заболевания у родственника.Анализ явлений сцепленного наследования, кроссинговера, сравнение генетической и цитологической карт позволяют сформулировать основные положения хромосомной теории наследственности:

• Гены локализованы в хромосомах. При этом различные хромосомы содержат неодинаковое число генов. Кроме того, набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален.

• Аллельные гены занимают одинаковые локусы в гомологичных хромосомах.

• Гены расположены в хромосоме в линейной последовательности.

• Гены одной хромосомы образуют группу сцепления, то есть наследуются преимущественно сцепленно (совместно), благодаря чему происходит сцепленное наследование некоторых признаков. Число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом данного вида (у гомогаметного пола) или больше на 1 (у гетерогаметного пола).

• Сцепление нарушается в результате кроссинговера, частота которого прямо пропорциональна расстоянию между генами в хромосоме (поэтому сила сцепления находится в обратной зависимости от расстояния между генами).

• Каждый биологический вид характеризуется определенным набором хромосом — кариотипом.