Сперматогенез	Овогенез
Стадия размножения	Сперматогонии после синтеза ДНК 2n4c весь период половой зрелости	Овогонии после синтеза ДНК 2n4c между 3-м и 7-м месяцами эмбриогенеза и до 3-го года жизни
Стадия роста	Сперматоцит первого порядка 2 n 2 c	Овоцит первого порядка 2 n 2 c
Стадия созревания	2 деления мейоза. После 1 деления обр. сперматоциты второго 2го – 1n2c, после 2 деления обр. сперматиды – 1n1c	После 1 деления мейоза обр. 1 овацит 2го порядка (1 n 2 c )и 1 направительное После 2го деления (делится овацит 2 порядка ) обр. 1 яйцеклетка и 1 направительное тельце
Стадия формирования	Ядра уплотняются из-за гиперспирализации хромосом. Пластинчатый комплекс перемещается к полюсу ядра, обр. акросому. Центриоли - на место у противоположного полюса ядра, от одной из них отрастает жгутик, у основания которого концентр. митохондрии. почти вся цитоплазма сперматиды отторгается.	В профазе этого деления выделяют ряд стадий. лептотена - спирализация хромосом. К концу хромосомы, образующие клубок, имеют вид нитей с утолщениями по длине. зиготена - гомологичные хромосомы спирализуются, сближаются, образуют пары. Обр. пары. Число пар равно гаплоидному. пахитена в ооцитах видны биваленты, причем каждая хромосома образована двумя хроматидами (тетрада). кроссинговер. диплотена - гомологичные хромосомы частично деспирализуются и отходят друг от друга, они сохраняют взаимосвязь при помощи - хиазм. в оогенезе есть специальная стадия - диктиотена , хромосомы, приняв особую форму «ламповых щеток», прекращают меняться на многие годы. По достижении репродуктивного возраста один ооцит ежемесячно возобновляет мейоз: проходит завершающую стадию профазы 1 деления - диакинез (хромосомы спирализованы, ядерная оболочка и ядрышко исчезают, образуется веретено деления). В метафазе 1 деления гомологичные хромосомы распол. в плоскости экватора клетки. В анафазе 1 деления к полюсам расходятся непосредственно гомологичные хромосомы. Так как они состоят из двух хроматид, их называют диадами. В процссе цитотомии в телофазе 1 деления обр. первое редукционное тельце. Вторая клетка, также гаплоидная, продолжает оогенез. Интерфаза между двумя делениями очень короткая. 2 деление мейоза фактически начинается с метафазы. Хромосомы на этой стадии оогенеза представлены диадами. Это деление свершается после овуляции, т.е. выхода ооцита из яичника в женские половые пути, и для его завершения необходимо, чтобы произошло оплодотворение клетки сперматозоидом. В анафазе 2 деления к полюсам клетки расходятся дочерние хроматиды, из которых на более ранних стадиях состоят диады. В последующей телофазе отделяется 2 редукционное тельце, которое погибает.
Результат	500 млрд. клеток	350 клеток

Алкоголь

Этанол является психоактивным веществом, оказывающим угнетающее действие на центральную нервную систему. Употребление этанола вызывает опьянение, в результате чего у человека снижается скорость реакции и внимание, нарушается координация движений и мышление.

Алкоголи́зм - заболевание, разновидность токсикомании, характеризующееся болезненным пристрастием к этиловому спирту, с психической и физической зависимостью от него.

Алкоголь оказывает на организм будущего родителя сильное токсическое действие. У выпивающих мужчин поражаются половые железы, уменьшается выработка сперматозоидов, отмечаются различные нарушения сексуальной жизни. Часто возникает импотенция. У женщин алкоголь увеличивает риск развития рака груди даже в умеренных количествах.

Действие зависит от дозы . Алкоголизм родителей , который может привести к возникновению фетального алкогольного синдрома . Фетальный алкогольный синдром или алкогольный синдром плода объединяет различные как по сочетанию, так и по степени выраженности отклонения в психофизическом развитии ребёнка , причиной которых является употребление женщиной алкоголя до и во время беременности.

Алкоголь, являющийся ядом для любой живой клетки, снижает активность, подвижность сперматозоидов, искажает их наследственную структуру. Эти повреждения, если происходит оплодотворение, и становятся причиной неизбежных отклонений, пороков развития ребенка с самого начала его биологического существования.

У здоровых женщин беременность от выпивающих мужчин протекает нередко тяжело : осложняется токсикозами , Роды у этих женщин также бывают трудными , с осложнениями . Развитие зародыша из поврежденной алкоголем неполноценной мужской половой клетки не может происходить нормально . Иногда внутриутробное формирование страдает настолько, что плод погибает , В других случаях дети рождаются недоношенными или возникает внутриутробная гипотрофия.

ФАС включает аномалии в трёх различных областях : 1) Мозговые аномалии и расстройства, связанные с деятельностью центральной нервной системы, включая неврологические аномалии, умственную отсталость, нарушения поведения, нарушения интеллекта и\или аномалии структуры мозга; 2) Преднатальный и/или постнатальный дефицит роста и веса; 3) Специфические особенности строения лица: короткая глазная щель, широкая плоская переносица, сглаженный губной желобок, тонкая верхняя губа.

Дети с ФАС: При обычной длине масса тела у таких новорожденных меньше нормы. Дети производят впечатление худых, дистрофичных. Кожа у них сухая, сморщенная, даже при тщательном уходе быстро возникают трещины. Дряблый подкожный жировой слой выражен слабо. Нарушено развитие костей. У большинства таких детей имеются функциональные расстройства нервной системы, аппарата кровообращения, органов дыхания, пищеварительного тракта, снижены сопротивляемость к инфекциям.

Отстают в росте и весе, имеют характерные особенности лица - лицевые аномалии, могут иметь проблемы со слухом и зрением, хуже обучаются элементарным вещам, имеют проблемы с памятью и вниманием и трудности в обучении в школе, хуже контролируют свои эмоции и свое поведение, могут нуждаться в специальных педагогах и обучении в специальных школах, часто недостаточно осознают последствия своих поступков, могут совершать асоциальные поступки и вступать в конфликт с законом, всю жизнь нуждаются в социальной защите и медицинском сопровождении.

Обнаруживается с возрастом умственная неполноценность малыша . Недоразвитие мозга ребенка, отставание в психическом развитии, слабоумие вплоть до идиотизма.

Курение

Никотин - это алкалоид, содержащийся в листьях многих растений: картофеля, баклажанов, табака, коки, относится к химическим соединениям повышенного фактора риска для наследственного аппарата.

Табак содержит канцерогенные вещества и радиоактивные изотопы.

Куре́ние - вдыхание дыма препаратов, преимущественно растительного происхождения, тлеющих в потоке вдыхаемого воздуха, с целью насыщения организма содержащимися в них активными веществами путём их возгонки и последующего всасывания в лёгких и дыхательных путях.

Особую тревогу вызывает курение среди женщин детородного возраста. Хроническая табачная интоксикация приводит постепенно к спазму кровеносных сосудов, питающих половые железы, одновременно затрудняя выход токсических веществ из половых органов . Всё это, в конечном итоге, снижает половую активность , у мужчин нарастают симптомы импотенции , у женщин - фригидность отмечается отставание полового развития; почти в 2,5 раза диагностируются воспалительные процессы в детородных органах.

У курильщиков, в ряде случаев, яйцеклетки и сперматозоиды теряют способность к оплодотворению . У курящих мужчин клетки могут иметь дефекты, что может стать причиной аномалий развития.

Из-за пристрастия к курению прерываетюся беременности сразу после зачатия, встречаются ранние выкидыши, возможна отслойка плаценты .

От курения матери серьёзно страдает ЦНС зародыша, сердечно-сосудистая система. Высвобождающийся под воздействием никотина норадреналин, ухудшает кровообращение плода, приводя к дальнейшему спазму кровеносных сосудов. С перегрузкой работают также печень и почки плода, в которых развиваются дистрофические процессы. Замедляется формирование костей из-за снижения темпов отложения кальция, тормозится активность АТФ. Страдает синтез белков - основного строительного материала для всех органов и тканей, разрушается ряд витаминов, необходимых для оптимального развития плода.

В результате такого комплексного нарушения обменных процессов на свет появляются дети с уменьшенными размерами головы, сердца, сниженными показателями роста и веса, развивается удушье (асфиксия), повышенная двигательная активность, грубый размашистый тремор ручек и ножек, велик риск развития мёртвого ребёнка. Патологические изменения в генетических структурах, возникающие у курящих, могут проявиться у их детей спустя десятилетия (заболевания органов дыхания и печени).

По наследству могут передаваться заболевания сердечно-сосудистой системы (предрасположеность к раннему развитию атеросклероза и пороки сердца).

Мутации возникают в яйцеклетках у плода женского пола, которые закладываются во внутриутробном периоде. В дальнейшем у будущей женщины может возникнуть бесплодие врожденного характера.

В молоке курильщиц снижено содержание витамина С, белков, жиров, углеводов, присутствуют табачные яды. Часто у детей развивается острое никотиновое отравление - рвота, землистый цвет кожи. При прекращении кормления грудью все эти симптомы проходят. У матерей-курильщиц нередко угнетается процесс лактации.

Эффект положения – вид взаимодействия неаллельных генов, обусловленный местом положения гена в генотипе.

Пример – наследование белка Rh - фактора (резус-фактора). У 85% европейцев резус-фактор имеется (Rh + ), у 15% – его нет (Rh - ). Определяется резус-фактор тремя доминантными генами (С, D, E), расположенными в хромосоме рядом друг с другом.

Два человека с одинаковым генотипом CcDDEe будут иметь разные фенотипы в зависимости от варианта расположения аллельных генов в паре гомологичных хромосом: в варианте А – много антигена Е, но мало антигена С; в варианте В – мало антигена Е, но много антигена С.

Вариант А Вариант В

Регуляторные взаимодействия

Регуляторными называются взаимодействия, имеющие место в ходе регуляции экспрессии генов на уровне транскрипции (т.е. взаимодействия регуляторных и структурных генов).

Закономерности наследования сцепленных признаков

Согласно III закону Менделя, наследование по каждой паре признаков идет независимо друг от друга. Но этот закон справедлив лишь для случая, когда неаллельные гены расположены в негомологичных хромосомах (одна пара генов – в одной паре гомологичных хромосом, другая – в другой). Однако генов гораздо больше, чем хромосом, следовательно, в одной паре гомологичных хромосом всегда находится более одной пары генов (их может быть несколько тысяч). Как же наследуются признаки, гены которых находятся в одной хромосоме или в одной паре гомологичных хромосом? Такие признаки принято называть "сцепленными".

Термин «сцепленные признаки» был введен американским ученым Томасом Морганом. Он вместе со своими учениками изучил закономерности наследования сцепленных признаков. За эти исследования Т. Моргану была присуждена Нобелевская премия.

В качестве объекта своих исследований Т. Морган выбрал плодовую мушку дрозофилу. Выбор оказался очень удачным ввиду следующих положительных качеств дрозофилы:

легко культивируется в лаборатории;

имеет высокую плодовитость (откладывает до 100 яиц);

короткий период развития – продолжительность цикла развития от яйца до половозрелой особи составляет две недели (в году 24 поколения!);

небольшое число хромосом (четыре пары), четко отличающихся по строению.

В настоящее время дрозофила является незаменимым объектом генетических исследований.

Т. Морган анализировал скрещиваемых мух по двум парам генов, определяющих цвет тела и длину крыльев:

A – ген серого цвета тела,

a – ген черного цвета тела;

B – ген, определяющий нормальную длину крыльев,

b – ген, определяющий укороченные крылья.

I опыт. Скрещивались мухи, гомозиготные по доминантным генам, с особями, гомозиготными по рецессивным генам:

P. AABB  aabb

Все потомство оказалось единообразным по генотипу и фенотипу, что соответствует I закону Менделя – закону единообразия.

II опыт – анализирующее скрещивание. Гетерозиготные самцы скрещивались с гомозиготными по рецессивным признакам самками:

P. ♂ AaBb  ♀ aabb

В потомстве получились мухи с двумя фенотипами (серые длиннокрылые и черные короткокрылые) в соотношении 1:1. Это означает, что у самца было только два сорта гамет. Образование двух сортов гамет объяснялось тем, что в данном случае неаллельные гены располагались в одной паре гомологичных хромосом. Признаки, контролируемые этими генами, были названы сцепленными.

Ш опыт – реципрокное (возвратное) скрещивание. Гетерозиготная самка скрещивалась с гомозиготным по рецессивным признакам самцом:

P. ♀ AaBb  ♂ aabb

В потомстве оказались мухи с четырьмя фенотипами в следующем соотношении:

41,5% - серые длиннокрылые,

41,5% - черные короткокрылые,

8,5% - серые короткокрылые,

8,5% - черные длиннокрылые.

Появление в потомстве четырех фенотипов означает, что у самки, в отличие от самца, образовалось четыре сорта гамет. Появление двух дополнительных сортов гамет Морган объяснил явлением кроссинговера – обменом идентичными участками гомологичных хромосом во время профазы первого мейотического деления. Причем кроссинговер наблюдался в 17% случаев. Вероятно, у самцов кроссинговер отсутствует.

На основании проведенных опытов Морган сформулировал основные

положения хромосомной теории наследственности:

Гены расположены в хромосомах в линейном порядке (как бусинки нанитке).

Гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются вместе и образуют одну группу сцепления. Признаки, определяемые этими генами, называются сцепленными.

Число групп сцепления у каждого вида равно гаплоидному набору хромосом.

Гомологичные хромосомы способны обмениваться гомологичными участками. Такое явление получило название "кроссинговер".

Частота явления кроссинговера прямо пропорциональна расстоянию между генами.

В последующем за единицу расстояния между генами была принята морганида, или сантиморган. 1 сантиморган соответствует 1% явления кроссинговера. Таким образом, у дрозофилы расстояние между генами, определяющими длину крыльев и цвет тела, равно 17 сантиморган.

Используя явление кроссинговера, ученые составили генетические карты, в первую очередь для объектов генетических исследований (дрозофила, кишечная палочка, кукуруза, томаты, мышь). Составляются такие карты и для человека, правда, с помощью других методов. Установлено, например, что ген, определяющий резус-фактор, находится на расстоянии трех сантиморган от гена, определяющего форму эритроцитов; ген группы крови (по системе АВ0 ) – на расстоянии 10 сантиморган от гена, определяющего дефект ногтей и коленной чашечки.

ЭФФЕКТ ПОЛОЖЕНИЯ ГЕНОВ – влияние расположения генов в хромосоме на проявление их активности. Явление открыто американским генетиком А. Стёртевантом в 1925 году. Наблюдается при структурных перестройках хромосом (транслокациях), в результате которых гены активных зон хромосом (эухроматина) могут переноситься в неактивные зоны (гетерохроматин) и инактивироваться и наоборот. При перестройке, возвращающей эухроматиновый ген из гетерохроматина в любую точку эухроматина, функционирование данного гена восстанавливается.

Эффект положения гена можно проследить при наследовании резус фактора (Rh-фактор).

Рис. 53. «Эффект положения».

В простейшем варианте резус-положительность доминирует над резус-отрицательностью и практически наследование Rh-фактора иммитирует моногогенное наследование. Однако ряд исследований показывает, что система Rh определяется тремя антигенными факторами, которые детермируются тремя тесно сцепленными генами С, Д, Е, локализованными в коротком плече хромосомы 1. Внутри аллельных пар действует полное доминирование, а при взаимодействии между ними «эффект положения». Все это обусловливает разнообразие вариантов резус-антигенов и соответственно резус-несовместимости.

Основная роль в Rh-системе принадлежит антигену D. При его наличии на поверхности эритроцитов кровь является резус-положительной. Резус-отрицательный фенотип формируется при отсутствии антигена D.

Однако антигены C и E оказывают влияние на резус-несовместимость.

Суть «эффекта положения» в следующем: в рассмотренном примере (рис. 53) оба человека имеют одинаковые фенотипы и генотип. Они гетерозиготы по трем парам генов (CcDdEe) и оба резус-положительные, но в антигенном плане их кровь несовместима. У человека, у которого в одной хромосоме порядок расположения генов Cde, а в другой соответственно cDE, будут синтезироваться все три вида антигенов C, D, E и его кровь будет несовместима с кровью второго человека.

У второго человека порядок расположения генов внутри хромосомы cDe, а в гомологичной – CdE . Там, где в одной хромосоме расположены доминантные гены С и Е, ген Е выступает в роли супрессора по отношению к гену С. Следовательно, фенотипическое проявление гена С в признак подавлено, антиген С не синтезируется.
РЕЗУС-ФАКТОР И РЕЗУС-КОНФЛИКТ
Резус-фактор крови – антиген, представляющий собой особый вид протеина, присутствующего на оболочке красных кровяных телец человека и макаки-резус. Открыт белок был в 1940 году А. Винером и К. Ландштейнером .

Этот белок есть у 85% жителей планеты европеоидной расы. Таких людей называют резус-положительными. Если же белка на оболочке эритроцитов нет – они называются резус-отрицательными. Среди людей монголоидной расы резус-отрицательных людей еще меньше – всего 1%, а среди жителей планеты негроидной расы только 7%.

Резус крови – это достаточно непростая конструкция, в которую входит не меньше сорока различных антигенов. Каждый из антигенов имеет свое «имя», которое прописывается с помощью букв и цифр. Наиболее распространенными антигенами являются Д, С, Е. Именно эти антигены наиболее активны.


Резус крови передаётся по наследству как доминантный признак (R – ген наличия резус фактора, а r – отсутствие его) и не меняется в течение всей жизни.

Если у родителей присутствует резус (Rr, Rr), то у ребенка резус может присутствовать (RR, Rr), а может и отсутствовать (rr).

Если один из родителей резус-положителен (RR, Rr), а второй отрицателен (rr), – малыш может унаследовать как положительный резус (Rr), так и отрицательный (rr).

В том случае, если и у мамы и у папы резус отрицателен, ребенок обязательно также родится резус-отрицательным.

Обычно отрицательный резус-фактор никаких неприятностей его хозяину не приносит. Особого внимания и ухода требуют лишь резус-отрицательные беременные женщины.

Если у будущей мамы резус отрицательный, а у будущего папы положительный, возникает опасность резус-конфликта. Но начаться он может лишь в том случае, если ребенок унаследует резус отца. Тогда его кровь будет плохо совместима с кровью матери (рис. 54).

Рис. 54. Резус-конфликт при беременности.

Во время беременности мать и плод едины, и, несмотря на то, что кровь их не смешивается, многие продукты обмена веществ да и отдельные клетки от плода поступают к матери, и наоборот. Этот обмен идет через структуры плаценты, через ту ее часть, которая называется плацентарным барьером.

Rh-кoнфликт возникает не ранее 7-8-й недели беременности, когда начинается формирование кроветворения у зародыша. Резус-положительные эритроциты плода преодолевают плацентарный барьер и, попадая в кровь матери, а ее организм, воспринимаются как нечто чужеродное. Организм матери начинает вырабатывать защитные антитела. Защищая мать, эти антитела несут серьезную угрозу ее ребенку. При тяжелой форме резус-конфликта возможна внутриутробная гибель плода и выкидыш на любом сроке беременности.

Антитела матери проникают через плаценту и разрушают эритроциты ребенка. В крови появляется большое количество вещества, называемого билирубином. Билирубин окрашивает кожу малыша в желтый цвет. Поскольку эритроциты плода непрерывно уничтожаются, его печень и селезенка стараются ускорить выработку новых эритроцитов, увеличиваясь при этом в размерах. В конце концов, и они не справляются с восполнением убыли эритроцитов. Возникает состояние анемии (низкое содержание в крови эритроцитов, гемоглобина). Резус-конфликт может быть причиной поражения головного мозга ребенка, нарушения функции слуха и речи. В самых тяжелых случаях резус-конфликт проявляется врожденной водянкой (отеком) плода, которая может привести к его гибели.

В тяжелых случаях новорожденному может помочь заменное переливание крови. Ему вводят одногруппную резус-отрицательную кровь и проводят реанимационные мероприятия.

Рис. 55. Гемолиз эритроцитов при резус-конфликте.

Учёт резус фактора, как и группы крови, является обязательным при переливании крови. Если в тело резус-отрицательного пациента влить кровь с присутствующим резусом, в организме начнут вырабатываться антитела (рис. 55), под действием которых наступает гемолиз эритроцитов донора (эритроциты, обладающие резусом, склеиваются в длинные цилиндры).

Для профилактики подобных осложнений необходимо переливать резус-отрицательному реципиенту только резус-отрицательную кровь и перед переливанием производить пробу на совместимость не только по группам крови, но и по резус-фактору.

СПЕЦИФИКА ПРОЯВЛЕНИЯ ГЕНА В ПРИЗНАК
Плейотропия – множественное действие гена (один ген контролирует развитие нескольких признаков).

Часто наблюдается явление, когда одна пара генов влияет сразу на несколько признаков. Еще Мендель в своих опытах установил, что растения гороха, имеющие пурпуровые цветки, кроме того всегда имеют красные пятна в пазухах листьев и образуют семена, покрытые серой или бурой кожурой, и что все эти признаки зависят от действия одного наследственного фактора.

При изучении генетических особенностей персидской пшеницы Н.И.Вавилов установил, что доминантный ген черной окраски всегда одновременно вызывает и сильное опушение чешуй.

У плодовой мушки дрозофилы ген, определяющий отсутствие пигмента в глазах, снижает плодовитость, влияет на окраску некоторых внутренних органов и уменьшает продолжительность жизни.

У каракульских овец одним геном определяются цвет шерсти и развитие рубца.

Плейотропное действие гена может быть первичным и вторичным (рис. 56).

Рис. 56. Виды плейотропии.

При первичной плейотропии ген проявляет свой множественный эффект. Например, при болезни Хартнупа мутация гена приводит к нарушению всасывания аминокислоты триптофана в кишечнике и его реабсорбции в почечных канальцах. При этом поражаются одновременно мембраны эпителиальных клеток кишечника и почечных канальцев с расстройствами пищеварительной и выделительной систем.

Рис. 57. Синдром Марфана.

У человека известен доминантный ген, определяющий признак "паучьи пальцы" (синдром Марфана ). Одновременно ненормальное развитие пальцев сопровождается нарушением строения хрусталика и развитием порока сердца (рис. 57). Здесь в основе множественного эффекта тоже лежит действие одного гена, вызывающего нарушение развития соединительной ткани.

При вторичной плейотропии есть один первичный фенотипический признак – проявление мутантного гена, вслед за которым развивается ступенчатый процесс вторичных изменений, приводящих к множественным эффектам. Так, при серповидноклеточной анемии у гомозигот наблюдается несколько патологических признаков: анемия, увеличенная селезенка, поражение кожи, сердца, почек и мозга. Поэтому гомозиготы с геном серповидноклеточной анемии гибнут, как правило, в детском возрасте. Все эти фенотипические проявления гена составляют иерархию вторичных проявлений. Первопричиной, непосредственным фенотипическим признаком проявлением дефектного гена является аномальный гемоглобин и эритроциты серповидной формы. Вследствие этого происходят последовательно другие патологические процессы: слипание и разрушение эритроцитов, анемия, дефекты в почках, сердце, мозге – эти патологические признаки вторичны.

При плейотропии, ген, воздействуя на какой-то один основной признак, может также менять, модифицировать проявление других генов, в связи с чем введено понятие о генах-модификаторах. Последние усиливают или ослабляют развитие признаков, кодируемых "основным" геном.

Модифицирующее действие гена – ген усиливает или ослабляет действие неаллельного гена. Существуют гены "основного действия", т.е. такие, которые определяют развитие признака или свойства, например выработку пигмента, форму плода, чувствительность или устойчивость к заболеваниям и т.д. Наряду с такими генами, по-видимому, существуют гены, которые сами по себе не определяют какую-либо качественную реакцию или признак, они лишь усиливают или ослабляют проявление действия "основного" гена, т.е. модифицируют его, – такие гены получили название модификаторов . Любые взаимодействующие гены в одно и то же время являются генами "основного" действия по одному признаку, а по другому (или другим) являются генами-модификаторами.

Показателями зависимости функционирования наследственных задатков от характеристик генотипа является пенетрантность и экспрессивность .

Рассматривая действие генов, их аллелей необходимо учитывать и модифицирующее влияние среды, в которой развивается организм. Если растения примулы скрещивать при температуре 15-20 °С, то в F 1 согласно менделевской схеме, все поколения будут иметь розовые цветы. Но когда такое скрещивание проводить при температуре 35 °С, то все гибриды будут иметь цветы белого цвета. Если же осуществлять скрещивания при температуре около 30 °С, то возникает разное соотношение (от 3:1 до 100%) растений с белыми цветами.

Такое колебание классов при расщеплении в зависимости от условий среды получило название пенетрантность – сила фенотипического проявления . Итак, пенетрантность – это частота проявления гена, явление появления или отсутствия признака у организмов, одинаковых по генотипу.

Пенетрантность значительно колеблется как среди доминантных, так и среди рецессивных генов. Наряду с генами, фенотип которых появляется только при сочетании определенных условий и достаточно редких внешних условий (высокая пенетрантность), у человека есть гены, фенотипическое проявление которых происходит при любых соединениях внешних условий (низкая пенетрантность). Пенетрантность измеряется процентом (%) организмов с фенотипическим признаком от общего количества обследованных носителей соответствующих аллелей.

Если ген полностью, независимо от окружающей среды, определяет фенотипическое проявление, то он имеет пенетрантность 100 % (полная пенетрантность ). Однако, некоторые доминантные гены проявляются менее регулярно. Так, полидактилия имеет четкое вертикальное наследования, но бывают пропуски поколений. Доминантная аномалия – преждевременное половое созревание – присуще только мужчинам, однако иногда заболевание может передаться от человека, который не страдал этой патологией. Пенетрантность указывает, в каком проценте носителей гена оказывается соответствующий фенотип. Итак, пенетрантность зависит от генов, от среды, от того и другого. Таким образом, это не константное свойство гена, а функция генов в конкретных условиях среды.

Экспрессивность (лат. “ехргеssio” – выражение) – это изменение количественного проявления признака в разных особях-носителях соответствующего аллеля.

При доминантных наследственных заболеваниях экспрессивность может колебаться. В одной и той же семье могут проявляться наследственные болезни от легких, едва заметных до тяжелых: различные формы гипертонии, шизофрении, сахарного диабета и т.д. Рецессивные наследственные заболевания в пределах семьи проявляются однотипно и имеют незначительные колебания экспрессивности.

Таким образом, пенетрантность – это вероятность фенотипического проявления гена, которая выражается в процентах (отношение больных особей к числу носителей соответствующего гена).

Экспрессивность – степень клинического проявления гена, которая может быть слабой или сильной. Пенетрантность и экспрессивность генов зависят от эндогенных и экзогенных факторов. Например, если для проявления гемофилии решающее значение имеет нарушение в геноме, то возникновение сахарного диабета зависит от взаимодействия генетических факторов и внешней среды. В последнем случае говорят о наследственном предрасположении. Способность генотипа по-разному проявляться в различных условиях среды называется нормой реакции. Норма реакции наследуется, а изменения в пределах нормы реакции не наследуются.

Ряд сходных по внешнему проявлению признаков, в том числе и наследственных болезней, может вызываться различными неаллельными генами. Такое явление называется генокопией . Биологическая природа генокопий заключается в том, что синтез одинаковых веществ в клетке в ряде случаев достигается различными путями.

Одним из первых это явление изучал Н.В.Тимофеев-Ресовский . По предложению Н.В.Тимофеева-Ресовского, с середины 1930-х годов гетерогенными группами стали называть группы генов, дающих весьма сходное внешнее проявление, но локализованных в разных хромосомах или разных локусах, как, например, группа генов minute, обусловливающих редукцию щетинок у дрозофилы. Это явление широко распространено в живой природе, включая человека. Правда, в генетической литературе для его обозначения обычно используют не термин Н.В. Тимофеева-Ресовского «гетерогенные группы», а более поздний (середины 40-х годов XX века), предложенный немецким генетиком X.Нахтсхаймом – «генокопии», в дополнение к которому позже был введен термин «фенокопии».

В наследственной патологии человека большую роль играют также фенокопии – модификационные изменения. Они обусловлены тем, что в процессе развития под влиянием внешних факторов признак, зависящий от определенного генотипа, может измениться; при этом копируются признаки, характерные для другого генотипа. Таким образом, фенокопия – ненаследственное изменение фенотипа организма, вызванное действием определённых условий среды и копирующее проявление какого-либо известного наследственного изменения – мутации – у этого организма.

В развитии фенокопий могут играть роль разнообразные факторы среды – климатические, физические, химические, биологические и социальные. Врожденные инфекции (краснуха, токсоплазмоз, сифилис) также могут стать причиной фенокопий ряда наследственных болезней и пороков развития. Существование гено- и фенокопий нередко затрудняет постановку диагноза, поэтому существование их врач всегда должен иметь в виду.

Эффект положения гена, влияние расположения генов в хромосоме на. проявление их активности. Явление открыто американским генетиком А. Стёртевантом в 1925. Наблюдается при структурных перестройках хромосом (транслокациях), в результате которых гены активных зон хромосом (эухроматина) могут переноситься в неактивные зоны (гетерохроматин) и инактивироваться и наоборот. При перестройке, возвращающей эухроматиновый ген из гетерохроматина в любую точку зухроматина, функционирование данного гена восстанавливается. Свойство обратимости при Э. п. г. используют для доказательства того, что наблюдаемое изменение проявления данного гена - Э. п. г., а не его мутация . В результате исчезают пуфы в эухроматиновых участках, нарушаются синтезы ДНК и РНК: гетерохроматин при перенесении в эухроматин активируется и становится цитологически не отличим от эухроматина. Нарушение активности при Э. п. г. может наблюдаться одновременно у нескольких эухроматиновых генов, расположенных за геном, непосредственно прилегающим к гетерохроматину, причём влияние гетерохроматина всегда направлено от места перестройки к ближайшему эухроматиновому гену и по мере увеличения расстояния между эухроматиновыми и гетерохроматиновыми генами это влияние ослабляется (эффект поляризованного распространения). Наиболее изучен т. н. мозаичный Э. п. г., фенотипически проявляющийся в мозаичности, т. е. в появлении измененных соматических клеток на фоне нормальных.

Молекулярный механизм Э. п. г. не ясен. Предполагают, что в основе его лежит изменение морфологии транслоцированного участка хромосомы. Изучение Э. п. г. перспективно для выяснения механизмов генной регуляции у эукариотов.

В. Вельхов.

Большая Советская Энциклопедия М.: "Советская энциклопедия", 1969-1978

38. Изменяется ли действие гена в зависимости от его положения в хромосоме? Что такое эффект положения гена?

Проявление активности гена может зависеть от его локализации в хромосоме. Так, изменение доминантности гена может произойти вследствие изменения расположения соседних генов.

Рассмотрим пример. У дрозофилы в IV-хромосоме имеется рецессивный ген, влияющий на жилкование крыльев. У гомозиготы одна из жилок крыла прерывается по данному гену. В результате перекреста хромосом в IV-хромосому можно внедрить небольшой участок III-хромосомы (опыт Н. П. Дубинина) таким образом, что он окажется расположенным по соседству с этим рецессивным геном. Дрозофила, взятая для эксперимента, несла нормальный доминантный ген и должна была иметь нормальные, со всеми жилками крылья. Однако как только произошел подобный обмен участками хромосом, начал проявляться рецессивный ген и одна из жилок оказалась прерванной. Генетический анализ показал, что никакого изменения в самом гене не произошло. Наблюдаемое нарушение крыла было вызвано только изменением в окружении гена. Это явление и было названо эффектом положения гена.

Другим характерным примером является наличие в III-хромосоме дрозофилы гена Хэйри. Он рецессивен и в гомозиготном состоянии вызывает появление дополнительных щетинок. Гетерозиготы по этому гену дополнительных щетинок не имеют. Если к III-хромосоме присоединяется фрагмент IV-хромосомы, ген Хэйри начинает активно образовывать щетинки, несмотря на свою рецессивность. Если с помощью кроссинговера перенести рецессивный ген Хэйри из полученной гибридной хромосомы в нормальную, он снова становится рецессивным.

Классическим примером эффекта положения гена служит анализ наследования доминантного гена Ваr. Этот ген, расположенный в Х-хромосоме, вызывает образование полосковидных глаз вместо круглых. Гомозиготная самка Ваr с двумя генами Ваr имеет более узкие глаза, чем самец, единственная Х-хромосома которого имеет один ген Ваr. Изучение хромосом слюнных желез дрозофилы показало, что ген Ваr возникает в результате удвоения небольшого участка хромосомы, содержащего четыре диска. В хромосомах, несущих ген Ваr, этот участок представлен дважды. В потомстве таких гомозиготных самок могут возникать хромосомы, содержащие три гена Ваr. Такие хромосомы обеспечивают появление признака ультра-Bar, и у дрозофилы глаза становятся гораздо уже, чем глаза у гомозиготных самок. Гетерозиготная самка ультра-Bar с одной нормальной хромосомой и одной хромосомой ультра-Bar имеет столько же участков Ваr, сколько гомозиготная самка с полосковидными глазами. Однако у гетерозиготы глаза значительно меньше, чем у гомозиготы. Таким образом, данный пример хорошо иллюстрирует зависимость активности гена от его положения.

Эффект положения может быть следствием структурных перестроек хромосом. По характеру проявления он бывает доминантным, рецессивным, летальным, в некоторых случаях может изменять проявление количественных признаков или действовать как модификатор доминантности и пенетрантности других генов. Для объяснения эффекта положения выдвинуты две гипотезы: 1) кинетическая, объясняющая данное явление нарушением локального взаимодействия между генами и генными продуктами, и 2) структурная, рассматривающая эффект положения как результат физического изменения локуса, которое приводит к изменению структуры нуклеопротеида.

Предыдущая статья: Чему равна скорость света Следующая статья: Гармонические колебания Физика формула частоты колебаний