Периоды клеточного цикла

Южно Казахстанская Государственная Фармацевтическая
Академия
Факультет подготовки специалистов с техническим профессиональным
образованием
Кафедра биохимии, биологии и микробиологии
Методические рекомендации по молекулярной биологии и
медицинской генетики для практических занятий
Специальность: 0304000
« Лечебное дело»
Курс: : I I
Семестр: I I I , IV
Составители:
Алипбаева Г.С.
Жазыкбаева Г.Т
ШЫМКЕНТ 2012
1
Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры
« 21 » 05. 2012 ж
Протокол № « 18 »
«Утверждаю»
Зав. кафедрой:
Есиркепов М.М.
2
III
- Семестр
1. Тема занятия: Введение.Предмет и задачи молекулярной биологии и
медицинской генетики, основные этапы развития.
Количество часов: 135 мин (100%)
Вид занятия: теория – презентация
Цель занятия:
Дать представление о предмете и задачах молекулярной биологии и
медицинской генетики. Краткая история развития, роль отечественных и
зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ в системе
подготовки врачей. Дать представление об основных информационных
макромолекулах клетки – НК и белках; строении молекулы,
пространственной структуры и значении в наследственности.
Тезисы теории: молекулярная биология (англ. molecular biology) —
наука о структуре и функционировании живых форм на молекулярном
уровне. Основной целью молекулярной биологии является изучение
структуры и воспроизведения генов, а также синтеза РНК и белков на основе
закодированной в них информации. Молекулярная биология изучает также
структуру, взаимодействие и физиологические функции РНК и белков.
Молекулярная биология исторически появилась как раздел биохимии. Датой
рождения молекулярной биологии принято считать апрель 1953 года, когда в
английском журнале «Nature» появилась статья Джеймса Д.
Уотсона и Фрэнсиса Крика с предложением пространственной модели
молекулы ДНК. Основанием для построения этой модели послужили работы
по рентгеноструктурному анализу, в которых участвовали также Морис
Х. Ф. Уилкинсон и Розалинда Франклин.
Это основополагающее открытие было подготовлено длительным этапом
исследований генетики и биохимии вирусов и бактерий.
В 1928 году Фредерик Гриффит впервые показал, что экстракт убитых
нагреванием болезнетворных бактерий может передавать признак
патогенности неопасным бактериям. Исследование трансформации бактерий
в дальнейшем привело к очистке болезнетворного агента, которым, вопреки
ожиданиям, оказался не белок, ануклеиновая кислота. Сама по себе
нуклеиновая кислота не опасна, она лишь переносит гены, определяющие
патогенность и другие свойства микроорганизма.
В 50-х годах XX века было показано, что у бактерий существует
примитивный половой процесс, они способны обмениваться
внехромосомной ДНК, плазмидами. Открытие плазмид, как
и трансформации, легло в основу распространённой в молекулярной
биологии плазмидной технологии. Ещё одним важным для методологии
открытием стало обнаружение в начале XX века вирусов
бактерий, бактериофагов. Фаги тоже могут переносить генетический
материал из одной бактериальной клетки в другую. Заражение бактерий
3
фагами приводит к изменению состава бактериальной РНК. Если без фагов
состав РНК сходен с составом ДНК бактерии, то после заражения РНК
становится больше похожа на ДНК бактериофага. Тем самым было
установлено, что структура РНК определяется структурой ДНК. В свою
очередь, скорость синтеза белка в клетках зависит от количества РНКбелковых комплексов. Так была сформулирована центральная догма
молекулярной биологии: ДНК ↔ РНК → белок.
Дальнейшее развитие молекулярной биологии сопровождалось как
развитием её методологии, в частности, изобретением метода
определения нуклеотидной последовательности ДНК (У. Гилберт и Ф.
Сенгер, Нобелевская премия по химии 1980 года), так и новыми открытиями
в области исследований строения и функционирования генов (см. История
генетики). К началу XXI века были получены данные о первичной структуре
всей ДНК человека и целого ряда других организмов, наиболее важных для
медицины, сельского хозяйства и научных исследований, что привело к
возникновению нескольких новых направлений в биологии: геномики,
биоинформатики и др.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
4
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Ответы на устные вопросы.
2. Тема занятия: Основы молекулярной биологии. Строение и функции
белков и нуклеиновых кислот
Количество часов: 135 мин (100%)
Вид занятия: теория – презентация
Цель занятия:
Дать представление об основных информационных макромолекулах клетки –
НК и белках; строении молекулы, пространственной структуры и значении в
наследственности.
Тезисы теории: Самая важная функция белков в организме —
биокаталитическая. Белки — двигатели всех химических реакций, слаженно
и последовательно протекающих в организме. Фермент — своеобразный
робот, приспособленный для выполнения определенной химической реакции.
Если реакция сложная, то ее, подобно автоматической линии, поэтапно
проводят несколько ферментов. Организм состоит из множества веществ
самой различной природы и строения. Все эти вещества подвергаются
непрерывным превращениям. Часть из них используется как топливо — при
их разложении выделяется необходимая организму энергия. Из их осколков
вновь синтезируются многочисленные нужные организму соединения — в
том числе аминокислоты, из которых строятся белки.
Все эти процессы можно осуществить и вне организма: сжечь жиры и
получить энергию. Обработать белки кислотой или щелочью — получится
смесь аминокислот. Но в клетках человека нет ни крепких кислот (в
желудочном соке содержится соляная кислота, но ее концентрация у
человека не превышает 0,4—0,5%), ни крепких щелочей. Температура тела в
норме 36,6°С, а из других живых существ только у колибри и некоторых
видов землероек достигает 44°С. Однако скорость протекающих в организме
реакций, как мы уже говорили, в миллионы раз выше, чем вне живых клеток.
Итак, главное свойство белков — ускорять химические реакции в организме,
не подвергаясь при этом никаким изменениям. Они обладают тремя особыми
свойствами, отличающими их от обычных катализаторов: необыкновенно
высокой активностью; высокой чувствительностью к различным воздействиям
концентраций ионов водорода в среде, температуры, присутствию
веществ, активирующих или подавляющих ферменты) и, главное,
специфичностью действия. Белки – это сложные высокомолекулярные
(изменению
природные соединения, построенные из -аминокислот. В состав белков
входит 20 различных аминокислот, отсюда следует огромное многообразие
5
белков при различных комбинациях аминокислот. Как из 33 букв алфавита мы
можем составить бесконечное число слов, так из 20 аминокислот – бесконечное
множество белков. В организме человека насчитывается до 100 000 белков.
Белки подразделяют на протеины (простые белки) и протеиды (сложные
белки).
Число аминокислотных остатков, входящих в молекулы, различно: инсулин –
51, миоглобин – 140. Отсюда Mr белка от 10 000 до нескольких миллионов.
Первичная структура белка – последовательность чередования
аминокислотных остатков (все связи ковалентные, прочные) (рис. 1).
^
Рис. 1.
Первичная структура белка
Вторичная структура – форма полипептидной цепи в пространстве. Белковая
цепь закручена в спираль (за счет множества водородных связей) (рис. 2).
^
Рис. 2.
Вторичная структура белка
Третичная структура – реальная трехмерная конфигурация, которую
принимает в пространстве закрученная спираль (за счет гидрофобных связей), у
6
некоторых белков – S–S-связи (бисульфидные связи) (рис. 3).
^
Рис. 3.
Третичная структура белка
Четвертичная структура – соединенные друг с другом макромолекулы
белков образуют комплекс (рис. 4).
^
Рис. 4.
Четвертичная структура белка
Химические свойства белков
При нагревании белков и пептидов с растворами кислот, щелочей или при
действии ферментов протекает гидролиз. Гидролиз белков сводится к
расщеплению полипептидных связей:
7
^
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
8
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Ответы на устные вопросы.
3. Тема занятия: Биосинтез нуклеиновых кислот и белка
Количество часов: 135 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление об основных информационных
макромолекулах клетки – НК и белках; строении молекулы,
пространственной структуры и значении в наследственности.
Тезисы лекции: ДНК — полимер, мономерами которой являются
дезоксирибонуклеотиды. Модель пространственного строения молекулы
ДНК в виде двойной спирали была предложена в 1953 г. Дж. Уотсоном и Ф.
Криком (для построения этой модели они использовали работы М. Уилкинса,
Р. Франклин, Э. Чаргаффа).
Молекула ДНК образована двумя полинуклеотидными цепями, спирально
закрученными друг около друга и вместе вокруг воображаемой оси, т.е.
представляет собой двойную спираль (исключение — некоторые ДНКсодержащие вирусы имеют одноцепочечную ДНК). Диаметр двойной
спирали ДНК — 2 нм, расстояние между соседними нуклеотидами — 0,34
нм, на один оборот спирали приходится 10 пар нуклеотидов. Длина
молекулы может достигать нескольких сантиметров. Молекулярный вес —
десятки и сотни миллионов. Суммарная длина ДНК ядра клетки человека —
около 2 м. В эукариотических клетках ДНК образует комплексы с белками и
имеет специфическую пространственную конформацию.
Мономер ДНК — нуклеотид (дезоксирибонуклеотид) — состоит из
остатков трех веществ: 1) азотистого основания, 2) пятиуглеродного
моносахарида (пентозы) и 3) фосфорной кислоты. Азотистые основания
нуклеиновых
кислот
относятся
к
классам
пиримидинов
и
пуринов. Пиримидиновые основания ДНК (имеют в составе своей
молекулы одно кольцо) — тимин, цитозин. Пуриновые основания (имеют
два кольца) — аденин и гуанин.
Полинуклеотидная цепь образуется в результате реакций конденсации
нуклеотидов. При этом между 3'-углеродом остатка дезоксирибозы одного
9
нуклеотида
и
остатком
фосфорной
кислоты
другого
возникает фосфодиэфирная связь (относится к категории прочных
ковалентных связей). Один конец полинуклеотидной цепи заканчивается 5'углеродом (его называют 5'-концом), другой — 3'-углеродом (3'-концом).
Против одной цепи нуклеотидов располагается вторая цепь. Расположение
нуклеотидов в этих двух цепях не случайное, а строго определенное: против
аденина одной цепи в другой цепи всегда располагается тимин, а против
гуанина — всегда цитозин, между аденином и тимином возникают две
водородные связи, между гуанином и цитозином — три водородные связи.
Закономерность, согласно которой нуклеотиды разных цепей ДНК строго
упорядоченно располагаются (аденин — тимин, гуанин — цитозин) и
избирательно соединяются друг с другом, называется принципом
комплементарности. Следует отметить, что Дж. Уотсон и Ф. Крик пришли к
пониманию принципа комплементарности после ознакомления с работами Э.
Чаргаффа. Э. Чаргафф, изучив огромное количество образцов тканей и
органов различных организмов, установил, что в любом фрагменте ДНК
содержание остатков гуанина всегда точно соответствует содержанию
цитозина, а аденина — тимину («правило Чаргаффа»), но объяснить этот
факт он не смог.
Из принципа комплементарности следует, что последовательность
нуклеотидов одной цепи определяет последовательность нуклеотидов
другой.
Цепи ДНК антипараллельны (разнонаправлены), т.е. нуклеотиды разных
цепей располагаются в противоположных направлениях, и, следовательно,
напротив 3'-конца одной цепи находится 5'-конец другой. Молекулу ДНК
иногда сравнивают с винтовой лестницей. «Перила» этой лестницы —
сахарофосфатный остов (чередующиеся остатки дезоксирибозы и фосфорной
кислоты); «ступени» — комплементарные азотистые основания.
Функция ДНК — хранение и передача наследственной информации.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
10
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК М.: АСТ. Спб: Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
4. Тема занятия: Основные пути передачи генетической информации.
Биосинтез ДНҚ.
Количество часов: 135 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Репликация ДНК — процесс самоудвоения, главное
свойство молекулы ДНК. Репликация относится к категории реакций
матричного синтеза, идет с участием ферментов. Под действием ферментов
молекула ДНК раскручивается, и около каждой цепи, выступающей в роли
матрицы, по принципам комплементарности и антипараллельности
достраивается новая цепь. Таким образом, в каждой дочерней ДНК одна цепь
является материнской, а вторая — вновь синтезированной. Такой способ
синтеза называется полуконсервативным.
Нуклеиновые кислоты – это фосфорсодержащие биополимеры,
мономерами которых являются нуклеотиды. Цепи нуклеиновых кислот
11
включают от нескольких десятков до сотен миллионов нуклеотидов.
Существует 2 вида нуклеиновых кислот – дезоксирибо-нуклеиновая кислота
(ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Нуклеотиды, входящие в состав
ДНК, содержат углевод, дезокси-рибозу, в состав РНК – рибозу. Как правило,
ДНК представляет собой спираль, состоящую из двух комплиментарных
полинуклеотидных цепей, закрученных вправо. В состав нуклеотидов ДНК
входят: азотистое основание, дезоксирибоза и остаток фосфорной кислоты.
Азотистые основания делят на пуриновые (аденин и гуанин) и
пиримидиновые (ти-мин и цитозин). две цепи нуклеотидов соединяются
между собой через азотистые основания по принципу комплементарности:
между аденином и тимином возникают две водородные связи, между
гуанином и цитозином – три.
Функции ДНК:
1) обеспечивает сохранение и передачу генетической информации от клетки
к клетке и от организма к организму, что связано с ее способностью к
репликации;
2) регуляция всех процессов, происходящих в клетке, обеспечиваемая
способностью к транскрипции с последующей трансляцией. Процесс
самовоспроизведения (авто-репродукции) ДНК называется репликацией.
Репликация обеспечивает копирование генетической информации и передачу
ее из поколения в поколение, генетическую идентичность дочерних клеток,
образующихся в результате митоза, и постоянство числа хромосом при
митоти-ческом делении клетки. Репликация происходит в синтетический
период интерфазы митоза. Фермент репликаза движется между двумя цепями
спирали ДНК и разрывает водородные связи между азотистыми
основаниями. Затем к каждой из цепочек с помощью фермента ДНКполимеразы по принципу комплементарности достраиваются нуклеотиды
дочерних цепочек. В результате репликации образуются две идентичные
молекулы ДНК. Количество ДНК в клетке удваивается. Такой способ
удвоения ДНК называется полуконсервативным, так как каждая новая
молекула ДНК содержит одну «старую» и одну вновь синтезированную
полинуклеотидную цепь. РНК – одноцепочечный полимер, в состав
мономеров которого входят пуриновые (аденин, гуанин) и пиримидиновые
(урацил, цитозин) азотистые основания, углевод рибоза и остаток фосфорной
кислоты.
Различают 3 вида РНК: информационную, транспортную и рибо-сомальную.
Информационная РНК (и-РНК) располагается в ядре и цитоплазме клетки,
имеет самую длинную полинуклеотидную цепь среди РНК и выполняет
функцию переноса наследственной информации из ядра в цитоплазму
клетки.
12
Транспортная РНК (т-РНК) также содержится в ядре и цитоплазме клет-ки,
ее цепь имеет наиболее сложную структуру, а также является самой короткой
(75 нуклеотидов). Т-РНК доставляет аминокислоты к рибосомам в процессе
трансляции – биосинтеза белка. Рибосомальная РНК (р-РНК) содержится в
ядрышке и рибосомах клетки, имеет цепь средней длины. Все виды РНК
образуются в процессе транскрипции соответствующих генов ДНК.
Биосинтез белка в организме эукариот происходит в несколько этапов.
1. Транскрипция – это процесс синтеза и-РНК на матрице ДНК. Цепи ДНК в
области активного гена освобождаются от ги-стонов. Водородные связи
между комплементарными азотистыми основаниями разрываются. Основной
фермент транскрипции РНК-полимераза присоединяется к промотору –
специальному участку ДНК. Транскрипция проходит только с одной
(кодоген-ной) цепи ДНК. По мере продвижения РНК-полимеразы по кодогенной цепи ДНК рибонуклеотиды по принципу комплементарности
присоединяются к цепочке ДНК, в результате образуется незрелая про-иРНК, содержащая как кодирующие, так и некоди-рующие нуклеотидные
последовательности. Затем происходит процессинг – созревание молекулы
РНК. На 5-конце и-РНК формируется участок (КЭП), через который она
соединяется с рибосомой. Ген, т. е. участок ДНК, кодирующий один белок,
содержит как кодирующие последовательности нуклеотидов – экзоны, так и
некодирующие – интроны. При про-цессинге интроны вырезаются, а экзоны
сшиваются. В результате на 5-конце зрелой и-РНК находится кодонинициатор, который первым войдет в рибосому, затем следуют кодоны,
кодирующие аминокислоты полипептида, а на 3-конце – кодоны-терминаторы, определяющие конец трансляции. Цифрами 3 и 5 обозначаются
соответствующие углеродные атомы рибозы. Кодоном называется
последовательность из трех нуклеотидов, кодирующая какую-либо
аминокислоту – триплет. Рамка считывания нуклеиновых кислот
предполагает «слова»-триплеты (кодоны), состоящие из трех «букв»нуклеотидов. Транскрипция и процессинг происходят в ядре клетки. Затем
зрелая и-РНК через поры в мембране ядра выходит в цитоплазму, и
начинается трансляция.
Трансляция – это процесс синтеза белка на матрице и РНК. В начале и-РНК
3-концом присоединяется к рибосоме. Т-РНК доставляют к акцепторному
участку рибосомы аминокислоты, которые соединяются в полипептидную
цепь в соответствии с шифрующими их кодонами. Растущая полипептидная
цепь перемещается в донорный участок рибосомы, а на акцепторный участок
приходит новая т-РНК с аминокислотой. Трансляция прекращается на
кодонах-терминаторах. Генетический код - это система кодирования
последовательности аминокислот белка в виде определенной
последовательности нуклеотидов в ДНК и РНК.
13
Единица генетического кода (кодон) – это триплет нуклеоти-дов в ДНК или
РНК, кодирующий одну аминокислоту. Всего генетический код включает 64
кодона, из них 61 кодирующий и 3 некодирующих (кодоны-терминаторы,
свидетельствующие об окончании процесса трансляции). Кодонытерминаторы в и-РНК: УАА, УАГ, УГА, в ДНК: АТТ, АТЦ, АЦТ.
Начало процесса трансляции определяет кодон-инициатор (АУГ, в ДНК –
ТАЦ), кодирующий аминокислоту метионин. Этот кодон первым входит в
рибосому. Впоследствии метионин, если он не предусмотрен в качестве
первой аминокислоты данного белка, отщепляется.
Генетический код обладает характерными свойствами.
1. Универсальность – код одинаков для всех организмов. Один и тот же
триплет (кодон) в любом организме кодирует одну и ту же аминокислоту.
2. Специфичность – каждый кодон шифрует только одну аминокислоту.
3. Вырожденность – большинство аминокислот могут кодироваться
несколькими кодонами. Исключение составляют 2 аминокислоты – метионин
и триптофан, имеющие лишь по одному варианту кодона.
4. Между генами имеются «знаки препинания» – три специальных триплета
(УАА, УАГ, УГА), каждый из которых обозначает прекращение синтеза
полипептидной цепи.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
14
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
7.Контрольные вопросы: Устный опрос
5. Тема занятия: Генетический аппарат клетки.
Количество часов: 135 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Вся информация о признаках, присущих организму,
сосредоточена в его генетическом аппарате. Он обеспечивает сохранение и
воспроизведение этих признаков в процессе размножения организма, так как
возникающие дочерние особи обнаруживают в большинстве случаев полное
сходство с родительскими формами. Это говорит о том, что генетический
аппарат обладает высокой стабильностью и точностью механизмов,
обеспечивающих его функционирование. Однако стабильность генетического
аппарата не абсолютна, так как это исключало бы всякую возможность его
изменений и, следовательно, эволюционных преобразований, приведших в
конечном итоге к возникновению разнообразных форм жизни, свидетелями (и
представителями) которых мы являемся. Таким образом, генетический аппарат
должен быть организован так, чтобы, с одной стороны, обеспечивать свою
стабильность, с другой - быть достаточно пластичным, т. е. обладать
способностью к изменчивости. Как это ни кажется в настоящее время
парадоксальным, но до 40-х гг. ХХ столетия немногие микробиологи думали,
что бактерии обладают наследственностью, основанной на тех же принципах,
которые установлены для высших организмов. Прокариоты не имеют ни
оформленного ядра, ни хромосом, аналогичных таковым эукариотных клеток,
поэтому считали, что бактерии в генетическом отношении представляют собой
неупорядоченную форму жизни. Одним из первых к пониманию того, что
бактерии и высшие организмы подчиняются общим генетическим законам,
15
подошел М.Бейеринк, описавший у
распознаваемые и наследуемые изменения.
прокариот
стабильные,
легко
Генетический материал любой клетки представлен ДНК , информационные
свойства которой определяются специфической последовательностью четырех
нуклеотидов в полинуклеотиднои цепи. Полуконсервативный механизм
репликации ДНК, в результате которого из одной родительской двухцепочной
молекулы образуются две дочерние молекулы, содержащие по одной
родительской
и
одной
вновь
синтезированной
комплементарной
полинуклеотидной цепи, наилучшим образом обеспечивает идентичность
исходной и синтезированных молекул и, следовательно, сохранность
видоспецифической наследственной информации в ряду поколений клеток и
организмов. Реализация наследственной информации в процессе жизненного
цикла (онтогенеза) организма - двухступенчатый процесс. Сначала с
определенных участков ДНК информация переписывается (транскрибируется) в
виде комплементарных нуклеотидных последовательностей молекул иРНК ,
которая перемещается в цитоплазму, связывается срибосомами и в рибосоме с
иРНК осуществляется перевод ( трансляция ) генетической информации в
определенную последовательность аминокислотных остатков молекулы белка.
Процесс транскрипции находится в клетке под строгим контролем, поэтому
имеет место как неодинаковое транскрибирование во времени разных участков
ДНК (генов), так и неодинаковая скорость, с которой гены могут
транскрибироваться. В результате количество молекул иРНК в клетке,
комплементарных разным генам, сильно различается. Хотя в целом механизмы
синтеза ДНК и РНК сходны, процесс транскрипции не обладает той степенью
точности, которая характерна для репликации ДНК. Однако поскольку иРНК не
способна к самовоспроизведению, возникающие при ее синтезе ошибки в
последующих клеточнш генерациях не воспроизводятся и, следовательно, не
могут наследоваться. Информационные РНК служат матрицами для синтеза
различных белковых молекул. Перевод генетической информации с "языка"
нуклеотидов на "язык" аминокислот - сложный многостадийный процесс,
включающий активацию аминокислот, образование ими комплексов с особым
видом РНК ( транспортными РНК, или тРНК ), взаимодействие этих комплексов
сиРНК , связанной с рибосомой , приводящее в конечном итоге к
формированию полипептидной цепи, аминокислотный состав которой
изначально запрограммирован в определенном участке ДНК. В осуществлении
каждой из стадий, ведущих к синтезу молекулы белка, участвует несколько
различных ферментов.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
16
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
7.Контрольные вопросы: Устный опрос
6. Тема занятия: Генетический гомеостаз.
Количество часов: 135 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о генетическом гомеостазе. О предмете
и задачах молекулярной биологии и медицинской генетики. Краткая история
развития, роль отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ,
значение МБ и МГ в системе подготовки врачей.
Тезисы
лекции:
Генетический
гомеостаз
(genetic
homeostasis) [греч. genetikos — относящийся к рождению, происхождению;
греч. homoios — подобный, одинаковый и stasis — неподвижность, стояние]
— способность организма поддерживать динамическое равновесие
генетической
структуры,
что
обеспечивает
его
максимальную
17
жизнеспособность в изменяющихся условиях среды; сохранение под
влиянием естественного отбора частоты определенных вариантов генов в
популяции на относительно постоянном уровне.
Гомеостаз (от греч. homoios - подобный, одинаковый и status - непо
Термин «гомеостаз» предложил У. Кеннон в 1929 г. для характеристики
состояний и процессов, обеспечивающих устойчивость организма. Идея о
существовании физических механизмов, направленных на поддержание
постоянства внутренней среде, была высказана еще во второй половине XIX
века К. Бернаром, который рассматривал стабильность физико-химических
условий во внутренней среде как основу свободы и независимости живых
организмов в непрерывно меняющейся внешней среде. Явление гомеостаза
наблюдается на разных уровнях организации биологических систем.
Общие закономерности гомеостаза. Способность сохранять гомеостаз одно из важнейших свойств живой системы, находящейся в состоянии
динамического равновесия с условиями внешней среды. Нормализация
физиологических показателей осуществляется на основе свойства
раздражимости. Способность к поддержанию гомеостаза неодинакова у
различных видов. По мере усложнения организмов эта способность
прогрессирует, делая их в большей степени независимыми от колебаний
внешних условий. Особенно это проявляется у высших животных и человека,
имеющих сложные нервные, эндокринные и иммунные механизмы
регуляции. Влияние среды на организм человека в основном является не
прямым, а опосредованным благодаря созданию им искусственной среды,
успехам техники и цивилизации. В системных механизмах гомеостаза
действует кибернетический принцип отрицательной обратной связи: при
любом возмущающем воздействии происходит включение нервных и
эндокринных механизмов, которые тесно взаимосвязаны. Генетический
гомеостаз на молекулярно-генетическом, клеточном и организменном
уровнях направлен на поддержание сбалансированной системы генов,
содержащей всю биологическую информацию организма. Механизмы
онтогенетического (организменного) гомеостаза закреплены в исторически
сложившемся генотипе. На популяционновидовом уровне генетический
гомеостаз - это способность популяции поддерживать относительную
18
стабильность и целостность наследственного материала, которые
обеспечиваются процессами редукционного деления и свободным
скрещиванием особей, что способствует сохранению генетического
равновесия частот аллелей.
Физиологический гомеостаз связан с формированием и непрестанным
поддержанием в клетке специфических физико-химических условий.
Постоянство внутренней среды многоклеточных организмов поддерживается
системами дыхания, кровообращения, пищеварения, выделения и
регулируется нервной и эндокринной системами.
Структурный гомеостаз основывается на механизмах регенерации,
обеспечивающих морфологическое постоянство и целостность
биологической системы на разных уровнях организации. Это выражается в
восстановлении внутриклеточных и органных структур, путем деления и
гипертрофии. Нарушение механизмов, лежащих в основе гомеостатических
процессов, рассматривается как «болезнь» гомеостаза. Изучение
закономерностей гомеостаза человека имеет большое значение для выбора
эффективных и рациональных методов лечения многих заболеваний.
Цель. Иметь представление о гомеостазе как свойстве живого,
обеспечивающем самоподдержание стабильности организма. Знать основные
виды гомеостаза и механизмы его поддержания. Знать основные
закономерности физиологической и репаративной регенерации и
стимулирующие ее факторы, значение регенерации для практической
медицины. Знать биологическую сущность трансплантации и ее
практическое значение.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
19
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
7. Тема занятия: Структурная организация генов прокариот и эукариот.
Количество часов: 135 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: В природе существует огромное разнообразие клеток,
различающихся
размерами,
формой,
свойствами
и
процессами
жизнедеятельности, которое, однако, можно подвести под два главных типа
клеточной организации: прокариотический и эукариотический. К эукариотам
относятся одноклеточные и многоклеточные растения, грибы, животные, т.е.
все организмы, кроме бактерий. Клетки эукариот разных царств, различаясь
рядом признаков, тем не менее характеризуются сходством строения.
Основными отличиями строения и жизнедеятельности прокариотических
клеток от таковых эукариотических клеток являются следующие:
20
1. Клетка прокариот не имеет оформленного (ограниченного мембраной)
ядра, наследственная информация в ней содержится в кольцевой молекуле
ДНК. ДНК не заблокирована белками, в первую очередь гистона-ми, поэтому
все гены в ней активны, т.е. постоянно функционируют. У эукариотических
клеток имеется оформленное ядро, а генетический аппарат представлен
молекулами ДНК в комплексе с белками - гистонами, упаковывающими ДНК
в компактные структуры и регулирующими активность её генов.
2. Цитоплазма прокариотической и эукариотической клеток окружена
мембраной (плазмолеммой), однако у бактерий, растений и грибов снаружи
от плазмолеммы располагается клеточная стенка, образованная веществом
полисахаридной природы муреином (бактерии), целлюлозой (растения) или
хитином (грибы). Клеточная оболочка животной клетки образована
плазмолеммой,
покрытой
снаружи
слоем
гликокаликса.
3. В цитоплазме прокариотической клетки отсутствуют мембранные
органоиды (митохондрии, пластиды, эндоплазматическая сеть, пластинчатый
комплекс, лизосомы, пероксисомы), а ограниченное количество мембран
представляет собой впячивания плазмолеммы внутрь цитоплазмы.
4. Синтез белка осуществляется свободными рибосомами, имеющими
меньший размер (70S), чем рибосомы эукариотических клеток (80S).
Большая субъединица рибосомы прокариотической клетки содержит 2
молекулы рибосомной РНК (рРНК), тогда как субъединица рибосомы
эукариотической
клетки
3
молекулы
рРНК.
5. Специальные органоиды прокариотической клетки - жгутики устроены
проще, чем жгутики эукариотической клетки: они лишены внутреннего
каркаса
из
микротрубочек
и
микрофиламентов.
6. В цитоплазме многих прокариотических клеток имеются газовые вакуоли.
7.
В
прокариотических
клетках
отсутствует
клеточный
центр.
8. Прокариоты размножаются простым делением клетки, у эука-риот имеет
место
половой
процесс
с
образованием
гамет
9. У прокариотических клеток отсутствует амебоидное движение и
внутриклеточные
перемещения
цитоплазмы.
10. Синтез АТФ осуществляется в прокариотических клетках на мембране
плазмолеммы.
Эукариотический
тип
клеточной
организации
представлен
двумя
21
подтипами: одноклеточным и многоклеточным. Особенностью простейших
(одноклеточных) организмов является то, что они (исключая колониальные
формы) соответствуют в структурном отношении уровню одной клетки, а в
физиологическом отношении - полноценной особи. В связи с этим одной из
черт клеток части простейших является наличие в цитоплазме миниатюрных
образований, выполняющих на клеточном уровне функции жизненно важных
органов, аппаратов и систем органов многоклеточного организма, таких,
например, как цитостом, цитофаринкс и порошица (аналогичные органам
пищеварительной системы), сократительные вакуоли (аналогичные
выделительной системе). Геном прокариот построен очень компактно.
Количество некодирующих последовательностей нуклеотидов минимально.
Многие механизмы регуляции экспрессии генов, использующиеся у эукариот,
никогда не встречаются у прокариот. Простота строения генома прокариот
объясняется
их
упрощенным
жизненным
циклом.
Ген — единица наследственной информации, занимающая определенное
положение в геноме или хромосоме и контролирующая выполнение
определенной функции в организме. По результатам исследования прокариот,
главным образом Е. сoll, ген состоит из двух основных элементов: регуляторной
части и собственно кодирующей части. Регуляторная часть гена обеспечивает
первые этапы реализации генетической информации, заключенной в структурной части гена; структурная часть гена содержит информацию о структуре
кодируемого данным геном полипептида. Количество некодирующих
последовательностей в структурной части гена у прокариот минимально. 5'конец прокариотического гена имеет характерную организацию регуляторных
элементов, особенно на расстоянии 50 — 70 н.п. от точки инициации транскрипции. Этот участок гена называют промотором. Он важен для транскрипции
гена, но сам в РНК не транскрибируется. Противоположный 3'-конец —
терминаторная область, необходимая для тер-минации транскрипции. В РНК он
также не транскрибируется. Транскрипция начинается со стартовой точки (+1).
Последовательности ДНК, являющиеся сигналами остановки транскрипции,
находятся
на
3'-конце
гена
и
называются
транскрипционнымитерминаторами. Они
содержат
последовательности,
которые в транскрибируемой РНК формируют структуру шпильки.
кроме хромосомы у большинства бактерий существуют другие способные к
автономной репликации структуры — плазмиды. Это двуцепочечные кольцевые
ДНК размером от 0,1 до 5% размера хромосомы, несущие гены, необязательные
для клетки-хозяина, или гены, необходимые лишь в определенной среде.
Именно такие внехромосомные элементы и содержат гены, которые придают
клеткам наследуемую устойчивость к одному или нескольким антибиотикам.
Они получили название факторов резистентности, или К-факторов. Другие
плазмиды определяют болезнетворность патогенных бактерий, например
патогенных штаммов Е. соli, возбудителей чумы и столбняка. Третьи —
определяют способность почвенных бактерий использовать необычные
22
источники
углерода,
например
углеводороды
нефти.
Для
клеток
эукариот
характерно
наличие
оформленного ядра. Информационной макромолекулой их генома является
ДНК, которая неравномерно распределена по нескольким хромосомам в виде
комплексов с многочисленными белками. Однако генетическую информацию в
клетках содержат не только хромосомы ядра. Жизненно важная генетическая
информация заключена и во внехромосомных молекулах ДНК. У эукариот —
это ДНК хлоропластов, митохондрий и других пластид. Под геномом
эукариотического организма в настоящее время понимают суммарную ДНК
гаплоидного набора хромосом и каждого из внехромосомных генетических
элементов, содержащуюся в отдельной клетке зародышевой линии
многоклеточного организма.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
23
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
8. Тема занятия: Классификация генов. Кластерные гены.
Понятие о генома.
Количество часов: 135 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Если рассматривать организацию гена, отталкиваясь от
данных по структуре белка, то ген соответствует части мРНК, которая
начинается инициирующим и заканчивается терминирующим кодоном, т.е.
кодирующей части мРНК. Эта последовательность лежит в центральной
части мРНК и транслируется в полипептид. Ей предшествует 5'нетранслируемая область, а за нею расположена 3'-нетраслируемая область.
Размеры нетранслируемых областей варьируют от одной мРНК к другой.
Вероятнее всего, эти последовательности участвуют в регуляции процессов
трансляции. Так имеются данные, что 3'-нетранслируемая область
определяет время жизни мРНК, а последовательности 5'-нетранслируемой
области могут влиять на эффективность процесса трансляции. Однако, как
известно, мРНК в клетках эукариотов образуются в результате сплайсинга
первичного транскрипта или про-мРНК Обычно про-мРНК в несколько раз
(иногда и в десятки раз) больше, чем зрелая мРНК. Поэтому в геноме зрелой
мРНК соответствует существенно более протяженный отрезок ДНК,
отвечающий за образование первичного транскрипта, или про-мРНК.
Отметим, что по всем современным данным начало мРНК для большинства
генов и начало первичного транскрипта на ДНК совпадают. Сразу после
начала транскрипции к 5'-концу про-мРНК присоединяется 7'-метилгуанозин
трифосфатная группа, т.е. происходит «кэпирование» 5'-конца. Этот кэп
сохраняется и в мРНК. Таким образом, начало единицы транскрипции
совпадает с началом мРНК. Его обозначают как точку инициации
транскрипции или как кэп-сайт. 3'-конец первичного транскрипта про-мРНК
в общем тоже совпадает с 3'-концом мРНК. В большинстве случаев он также
подвергается химической модификации, к нему присоединяются
аденилатные остатки, в результате чего формируется поли(А) длиной 100250 нуклеотидов. Однако на самом деле транскрипция не останавливается в
этом месте, а РНК-полимераза продолжает свое движение и осуществляет
синтез РНК еще на том или ином отрезке ДНК. Последний может достигать и
несколько сот нуклеотидных пар (пн). Затем в так называемой зоне
24
терминации, опять-таки варьирующей по длине, транскрипция затухает, и
РНК-полимераза освобождается с матрицы.
Вскоре после того, как РНК-полимераза прошла участок
полиаденилирования еще до окончания транскрипции, в новообразованной
РНК в этом месте происходит разрыв с последующим полиаденилированием
3'-конца. Поэтому концом первичного транскрипта или про-мРНК можно
считать сайт полиаденилирования, который также является общим для промРНК и мРНК. Основное различие между про-мРНК и мРНК - это
присутствие в составе первой транскриптов не только с экзонов, но и с
интронов. Про-мРНК в клеточном ядре подвергается процессингу, основным
содержанием которого является сплайсинг, т.е. вырезание интронов с
соединением 3'- и 5'-концов прилежащих к ним экзонов.
Итак, если рассматривать ген как единицу транскрипции, то к тем
последовательностям, которые входят в мРНК, добавляются интроны, а
также участок между сайтом полиаденилирования и зоной терминации
транскрипции. На интроны может приходиться разное количество ДНК.
Иногда размеры интронов в десятки раз превышают размеры экзонов. В
результате размеры гена, состоящего из экзонов и интронов, могут
варьировать в очень широких пределах от нескольких сот до более чем 1млн.
пн. Само по себе число интронов может колебаться в пределах от 0 до
нескольких десятков. Если взять единицу транскрипции и ввести ее в геном в
другое место, то в большинстве случае она не будет работать, т.е.
транскрипция осуществляться не будет. Следовательно, нужны другие
последовательности ДНК, которые обеспечивают работу гена и которые в
большинстве случаев лежат за пределами единицы транскрипции.
Действительно на сегодня имеется огромная по объему информация о
регуляторных последовательностях ДНК. Эти последовательности обычно
включают регуляторные элементы различного типа, которые обозначаются
терминами промоторы, энхансеры и сайленсеры. Промотор - это участок
ДНК, расположенный обычно перед кэп-сайтом, который определяет
правильность инициации транскрипции, а в ряде случаев ее достаточно
высокий уровень и тканевую специфичность. В большинстве промоторов
центральным элементом является так называемый ТАТА-бокс, т.е.
последовательность, которая в усредненном виде выглядит как ТАТААА и
окружена короткими районами, относительно обогащенными GC-парами.
ТАТА-бокс располагается на расстоянии ~ 25 пн перед кэп-сайтом. Кроме
того, в районе длиной ~100 пн перед кэп-сайтом часто выявляются другие
характерные последовательности, например, СААТ или CCGCCC.
Наличие ТАТА-бокса обычно определяет правильную точку начала
транскрипции. Наличие вышеупомянутых дополнительных характерных
последовательностей усиливает промотор, делает транскрипцию с него более
25
эффективной. Промотор, в частности ТАТА-бокс, служит для связывания с
ДНК факторов транскрипции, необходимых для последующего образования
активного комплекса РНК-полимеразы с ДНК и запуска синтеза РНК при
участии последней. Хотя структура промотора влияет на эффективность
транскрипции, основной контроль последней осуществляется цисэлементами, расположенными за пределами промотора, и часто за пределами
гена как такового. Эти цис-регуляторные последовательности называются
энхансерами (усилителями) и сайленсерами (ослабителями), в зависимости
от того, усиливают они транскрипцию или ослабляют. Важной особенностью
энхансеров и сайленсеров является то, что их расположение в геноме можно
менять в широких пределах, и это не сказывается на их активности. Можно
менять и их ориентацию
7.Контрольные вопросы: Устный опрос
9. Тема занятия: Организация генома митохондрий.
Организация генома человека. Особенности генетического аппарата вирусов.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Геном митохондрий человека представлен кольцевой
двухцелочечной молекулой ДНК, содержащей 16559 п.н. Доля
митохондриальной ДНК от общего количества ДНК достигает 5%.
Митохондриальная молекула ДНК состоит из тяжелой (Н) и легкой (L) цепей. Цепи различаются по нуклеотидному составу. Н-цепь (heavy)
содержит больше пурина, легкая L-цепь (ligbt) - больше пиримидина.
Митохондриальный геном человека, как и других организмов,
представляет собой полуавтономную генетическую систему. Большая часть
генов человека локализована в хромосомах ядра, и меньшая - в
митохондриальном геноме. В состав генома митохондрий входят: • гены
рибосомных 12S-pPHK и 165-рРНК, • 22гена тРНК, • гены трех субъединиц
цитохром-с-оксидазы, • шестой и восьмой субъединиц АТРазы, • ген
цитохрома b • гены семи субъединиц. Митохондрии делятся простым
делением. Репликация мтДНК происходит с образованием D-петли на
тяжелой цепи. Точка начала репликации тяжелой цепи (Он) находится в
районе 110-441 нуклеотида, а легкой цепи (ОL) — 5721-5798. Репликация на
тяжелой и легкой цепи происходит от своих точек инициации н разных
направлениях и в разное время. Такой тип репликации нельзя назвать
универсальным для всех эукариот. Например, у морских ежей после
образования D-петли репликация одновременно начинается на обеих цепях, и
26
при этом наблюдается несколько точек инициации репликации. В линейной
митохондриальной ДНК Telrahymena (ресничной инфузории) обнаружено 6
петель, и репликация идет вдвух направлениях. Митохондрии, как в зиготе,
так и в соматических клетках, имеют в основном материнское
происхождение. Отсюда понятен неменделевский характер наследования.
Полностью материнский тип наследования возможен только в том случае,
если единичные отцовские митохондрии или не попадают в зиготу или их
деление заблокировано, При отсутствии отцовских митохондрий невозможен
и кроссинговер между родительскими молекулами мтДНК и образование
новых комбинаций митохондриальных генов. Транскрибируются и затем
транслируются обе цепи мтДНК. При транскрипции мтДНК человека
образуется единый транскрипт, в котором расщепление происходит по
сайтам, расположенным по обе стороны от каждого гена тРНК. После
вырезания молекул тРНК высвобождаются молекулы рРНК и мРНК. При
этом большая часть генов тРНК (14 из 22) транскрибируется по часовой
стрелке. При возникновении мутаций в мтДНК в клетке наблюдается
гетероплазмия — присутствие различных мтДНК. При гомоплазмии все
мтДНК в клетке одинаковые. Мутации, возникающие в мтДНК человека (в
основном точковые мутации и делеции), приводят к изменению белков,
входящих в комплексы дыхательной цепи митохондрий, и, как следствие, к
снижению энергетического обеспечения клеток. Недостаток синтеза молекул
АТР приводит к заболеваниям тех тканей и органов, в которых происходят
энергоемкие процессы.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
27
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
10.Тема занятия: Нарушение генетического гомеостаза и его проявление в
патологии человека. Мутации: генные, хромосомные и геномные.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Основное свойство высших эукариот - определенное время
жизни организма. Это свойство поддерживается в индивидуальных
соматических клетках, чей рост, деление и гибель точно регулируемый
процесс. Сбой регуляции приводит к неконтролируемому клеточному росту раку. Одним из ключевых событий в жизни соматической клетки является ее
деление на две дочерних - митоз. Период между двумя делениями называется
интерфазой. Интерфаза и митоз представляют собой хорошо организованную
последовательность
событий,
известную
как
клеточный
цикл.
Разграничением между клеточными циклами являются стадии митоза.
Важным свойством клеточного цикла является его сложная регуляция.
Периоды клеточного цикла
Клеточный цикл разделяется на четыре периода:
G1 фаза (от "gap 1", то есть интервал 1) - период высокой метаболической
активности и роста клетки между митозом и репликацией ДНК.
S фаза (от "synthesis") - период синтеза (репликации ДНК). Количество
ядерной ДНК увеличивается в два раза от 2n до 4n.
G2 фаза ("gap 2") - период подготовки к митозу. Продолжается клеточный
рост и синтез необходимых белков
28
M фаза (от "mitosis") - деление клетки на две дочерние с уменьшением в
них количества ДНК от 4n до 2n. Митоз - сложный процесс, в ходе которого
происходит конденсация хроматина с образованием узнаваемых хромосом,
перемещение центриолей в противоположные части клетки, реорганизация и
реконструкция микротрубочек в веретено деления, разрыв ядерной оболочки,
вызванный деполимеризацией поддерживающих ее структуру белков ламинов (профаза), прикрепления микротрубочек к кинетохорам
хромосом(прометафаза), выстраивание хромосом по клеточному экватору
(метафаза), расхождение сестринских хроматид к противоположным
полюсам
клетки(анафаза),
реорганизация
ядерных
оболочек
и
непосредственное деление цитоплазмы (телофаза) и клетки (цитокинез).
Типичные быстро делящиеся клетки человека (клетки костного мозга,
слизистой оболочки кишечника, волосяных фолликул и др.) проходят
клеточный цикл за 24 часа. Быстро делятся клетки эмбриона - сразу после
оплодотворения яйцеклетки. Они проходят клеточный цикл за 30 мин,
однако при этом не происходит клеточный рост, то есть зигота делится на
большое количество маленьких клеток. Некоторые клетки взрослого
организма либо прекращают делиться вообще (например, нервные клетки),
либо делятся случайно, для замены погибших или поврежденных в
результате ранения клеток при получении сигнала извне (например,
фибробласты кожи). Такие клетки вышли из фазы G1 в фазу покоя G0,
оставаясь при этом метаболически активными. Клеточный цикл других
клеток может остановиться и в G2 фазе. В диплоидном мире эти клетки в
дальнейшем обычно остаются тетраплоидными, как это бывает, например, на
некоторых стадиях эмбриогенеза насекомых. В гаплоидном мире остановка
клеточного цикла в G2 фазе происходит всегда, так как это позволяет
предохранять ДНК от повреждений из-за наличия в клетке двух ее копий,
вместо одной копии в G1 фазе. Способность клетки надолго задерживаться в
G0 фазе свидетельствует о наличии регуляторного механизма, который
принимает решение о выходе из клеточного цикла или его продолжении.
Точка клеточного цикла, в которой принимается соответствующее решение,
получила название ограничительной точки у высших эукариот и у
почкующихся дрожжей. Пройдя эту точку клеточного цикла клетка
необратимо выходит из G1 фазы и проходит все остальные его фазы вплоть
до следующей точки, где принимается новое решение. У дрожжей переход
через СТАРТ регулируется размером клетки и наличием во внешней среде
питательных веществ. Переход через ограничительную точку высших
эукариот в основном зависит от наличия во внешней среде факторов роста.
Так, например, выход фибробластов кожи из фазы покоя и запуск их
клеточного цикла осуществляется под действием тромбоцитарного фактора
роста, который появляется во внешней среде при свертывании крови в зоне
ранения. По мере прогрессии клеточного цикла должны существовать
механизмы проверки правильности выполнения его событий. Такая проверка
осуществляется в нескольких точках клеточного цикла получивших название
сверочных точек. Эти точки расположены в концах G1, G2 и М фаз. В
29
первой точке осуществляется проверка наличия повреждений ДНК, во
второй наряду с повреждениями ДНК проверяется завершенность
репликации, в третьей проверяется правильность расхождения хромосом в
митозе. Если обнаруживается какое-либо из вышеперечисленных нарушений,
то происходит остановка клеточного цикла, что дает время для их
исправления. Если исправление оказывается невозможным, то происходит
запуск механизма апоптоза - программируемой клеточной смерти.
Картина регуляции клеточного цикла стала проявляться лишь последнее
десятилетие в результате сотрудничества исследователей ооцитов амфибий
и генетиков дрожжей. Эксперименты, проведенные в начале 1970-х показали,
что яйца взрослых лягушек производят фактор, который будучи введенным
в незрелые ооциты, находящиеся в G2 фазе, запускает в них мейоз, таким
образом, готовя их для оплодотворения. Обычно, это "взросление" вызывает
прогестерон. Фактору, который достоверно не был прогестероном, дали имя.
Так называемый "анализ лягушачьих ооцитов" позволил проверить многие
клеточные экстракты на наличие MPF. Успех анализа зависел от появления в
течение взросления белого пятна, которое появляется, потому что
митотическое веретено перемещается из центра клетки на новую позицию, на
которой обычно находятся пигменты. Экстракты из многих клеток от
дрожжей до человека имели MPF активность, но она проявлялась не на всех
стадиях клеточного цикла. Экстракты из клеток в G1 и S фазе не содержали
MPF. Однако когда клетка приближалась к митозу, активность появлялась, а
после деления резко исчезала.
В 1983 году изучал контроль белкового синтеза в яйцах морского ежа и
обнаружил, что через 10 минут после оплодотворения появился новый белок.
Белок появлялся и исчезал с каждым клеточным делением, из-за чего его
назвали циклином. Выделение и очищение MPF было очень долгим
процессом. В 1988 году было обнаружено, что MPF состоит из двух белков с
молекулярными массами 34000 и 45000д. Анализ первого белка антителами к
р34 дрожжей показали, что это одинаковые белки. Дальнейшая работа
показала, что второй компонент MPF - циклин.
В 2001 году за свои революционные исследования регуляции клеточного
цикла получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Циклин
зависимые киназы - это клеточные машины, которые запускают события
клеточного цикла и являются своеобразными часами этих событий. Кроме
того, они выполняют функцию информационных процессоров, которые
интегрируют внеклеточные и внутриклеточные сигналы для тонкой
координации событий клеточного цикла. Изучение Cdk необходимо для
понимания фундаментальных механизмов контроля клеточного цикла.
Каталитическая активность обеспечивается высокоспецифичными сайтами
связывания, что позволяет двум субстратам правильно расположиться
относительно друг друга и произвести перенос фосфата АТФ на кислород
ОН группы белка-субстрата. Типичная каталитическая субъединица чуть
30
больше, чем минимальный протеинкиназный домен. Члены семейства
состоят из примерно 300 остатков аминокислот. Из них 35-65% идентичны
прототипу.
Каталитические субъединицы не действуют в одиночку. Их способность
включать события клеточного цикла полностью зависит от взаимодействия с
циклиновыми субъединицами. Отсюда и происходит название cyclin
dependent kinase. Хотя связывание с циклином и является определяющим,
существуют дополнительные регуляторные субъединицы и
протеин киназы, которые модулируют активность, распознавание субстрата и
субклеточную локализацию. Cdk определяются как белковые киназные
каталитические субъединицы. Продукт cdc2 гена, р34, считается прототипом
циклин-киназной единицы и служит эталоном для сравнения других циклинкиназ. В регуляции клеточного цикла дрожжей участвует всего одна циклин
зависимая киназа –в разные периоды клеточного цикла она активируется
присоединением
соответствующего
циклина
и
фосфорилирует
специфические для этого периода субстраты. Видно, что периоды
активностей Cdk перекрываются.
У позвоночных открыто более десяти белков подобных cdc2/cdc28.
Большинство Cdk являются некритическими регуляторами клеточного
цикла. Лишь Cdk1 и Cdk2, структурные гомологи cdc2/cdc28, выполняют в
нем главную роль. В настоящее время известно восемь циклинов,
обозначаемых латинскими буквами от А до Н. Все циклины имеют общую
последовательность длиной 100-150 аминокислотных остатков, называемую
циклиновым боксом, которая необходима для связывания с CDK. На
основании анализа кристаллической структуры циклин А1 состоит из двух
компактных центральных доменов, каждый из которых представлен пятью
спиралями, и двух дополнительных спиралей у С- и N-конца.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
31
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
13. Тема занятия: Понятие об апоптозе. Общая характеристика.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Апоптоз — физиологическая гибель клеток в живом
организме. Все ткани организма имеют свой срок жизни, после истечения
которого и прекращения функции они должны погибнуть и на их месте
появляются новые, аналогичные погибшим, клетки и ткани. Сроки жизни у
разных живых структур различны. Они определены в их геноме, т. е.
генетически запрограммированы. Поэтому апоптоз является генетически
запрограммированной гибелью клеток. Это важнейший физиологический
процесс, позволяющий организму постоянно сохранять функции своих
структур на определенном уровне. Кроме того, в процессе образования
новых клеток и внеклеточных структур возникают генетические ошибки,
происходят мутации и появляются клетки, отличающиеся от клеток
организма. Они должны быть немедленно уничтожены, и их гибель также
осуществляется с помощью апоптоза, который является и механизмом
генетического контроля синтеза веществ и клеток организма. Таким образом,
апоптоз как физиологический процесс протекает непрерывно на протяжении
всей жизни человека, и биологический смысл его заключается в поддержании
32
постоянства клеток и тканей организма, т. е. тканевого гомеостаза. С
помощью апоптоза происходит инволюция органов и тканей после
завершения ими своих физиологических функций, например атрофия
вилочковой железы после окончания формирования иммунной системы,
атрофия половой системы женщин после завершения детородной функции,
атрофия органов и тканей при старении человека и др. Вместе с тем апоптоз
может развиваться и в условиях патологии — в тех случаях, когда
повреждающие факторы действуют на гены, контролирующие включение
программы апоптоза. Обычно это происходит с помощью определенных
веществ — цитокинов, различных факторов роста, гормонов,
активизирующихся при заболеваниях и функционирующих на молекулярном
уровне. Эту особенность апоптоза нередко пытаются использовать в клинике.
Например, в онкологии постоянно идет поиск возможностей стимулировать
апоптоз в злокачественных опухолях с тем, чтобы активизировать распад
опухолевых клеток, и это весьма перспективный путь онкотерапии.
Морфология апоптоза. Апоптоз развивается в отдельных клетках,
которые вначале теряют контакты с соседними клетками, затем уменьшаются
в размерах, в их ядрах конденсируется хроматин. ядра становятся
изрезанными, плотными и фрагментируются на отдельные глыбки.
Одновременно происходит распад цитоплазмы, в которой сохраняются в
конденсированной форме внутриклеточные структуры. В результате клетка
распадается на апоптозные тельца, каждое из которых окружено мембраной.
Апоптозные тельца очень быстро поглощаются окружающими клетками,
иногда макрофагами. Однако в ответ на апоптоз никогда не развивается
воспалительная реакция и на месте погибших клеток воспроизводятся клетки
той же ткани. Следует подчеркнуть, что апоптозу подвергаются лишь клетки,
но не ткани в целом.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
33
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
14. Тема занятия: Теория старения. Канцерогенез.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Сколько может прожить человек? Отчего одни люди живут
дольше других? Существуют ли «секреты» долгожительства и можем ли мы
с вами ими воспользоваться? На эти вопросы отвечают разнообразные
науки. Систематическое изучение продолжительности человеческой жизни
началось в конце XVII в., и на-ча.ло этому положил английский астроном
эдмунд Галлей, тот самый, что открыл комету Галлея. Пытаясь вывести
математическую закономерность, которая позволила бы определить
возможную продолжительность жизни, Галлей взял данные о смертности
жителей польского города Бреслау (теперешний Вроцлав), в ту пору
входившего в состав Германии, и составил так называемую «таблицу жизни»,
из которой было видно, сколько человек умирло в том или ином возрасте. По
расчетам ученого, ожидаемая продолжительность жизни жителя Бреслау в
среднем составляла 34 года. В XVIII—XIX столетиях науку о
продолжительности жизни значительно продвинули вперед математики,
работавшие в страховых компаниях - последние были заинтересованы в
34
возможно более точных пределениях вероятной продолжительности жизни,
так это позволяло вычислить сумму взносов, приносящих прибыль по
большинству страховых полисов. Первым математиком, составившим
«таблицы жизни» для страховых компаний, был Джеймс Додсон.
Наиболее примитивные механистические гипотезы рассматривали
старение как простое изнашивание клеток и тканей. Известность получила
одна из первых общебиологических теорий, предложенная Н. Рубнером.
Автор исходил из существования обратной зависимости между
интенсивностью обмена, энергией и продолжительностью жизни:
«энергетическая теория старения». Согласно расчетам Рубнера, количество
энергии на 1 кг массы тела, которое может быть израсходовано за всю
взрослую жизнь, постоянно у всех животных, и только человек имеет
энергетический фонд в 3 - 4 раза больший, чем другие животные.
Впоследствии это рассуждение не подтвердилось для многих видов.
Неверным с точки зрения геронтологии был и вытекающий отсюда вывод,
что для продления своей жизни человек должен проявлять минимальную
активность. На самом деле ситуация противоположная, и пассивный образ
жизни сокращает ее срок. Согласно этой концепции первичные изменения
происходят в регуляторных генах — наиболее активных и наименее
защищенных структурах ДНК. Предполагается, что эти гены могут
определять темп и последовательность включения и выключения тех генов
(структурных), от которых зависят возрастные изменения в структуре и
функции клеток. Прямых доказательств возрастных изменений ДНК
немного. В последнее время высказывалось предположение о связи старения
с участками ДНК, некоторые из которых сокращаются в размерах при
старении. Сообщалось и об открытии особого хромосомного фермента,
препятствующего старению ДНК и способного омолаживать клетки
человека. Нейроэндокринная система человека является основным
регулятором его жизненных функций. Поэтому с самого начала в
геронтологии активно разрабатывались гипотезы, связывающие ведущие
механизмы старения на уровне организма с первичными сдвигами в нейроэндокринной системе, которые могут привести к вторичным изменениям в
тканях. При этом, более ранним представлениям о первичном значении
изменений деятельности той или иной конкретной железы (гипофиза,
щитовидной или, особенно, половых желез и т. д.) приходят на смену
взгляды, согласно которым при старении изменяется функция не одной
какой-либо железы, а вся нейро-эндокринная ситуация организма. Довольно
широкую известность получили гипотезы, связывающие старение с
первичными изменениями в гипоталамусе. Гипоталамус — отдел
промежуточного мозга, генератор биологических ритмов организма,
играющий ведущую роль в регуляции деятельности желез внутренней
секреции, которая осуществляется через центральную эндокринную железу
— гипофиз. Согласно гипотезе «гипоталамических часов» (Дильман, 1968,
1976), старость рассматривается как нарушение внутренней среды организма,
35
связанное с нарастанием активности гипоталамуса. В итоге в пожилом
возрасте резко увеличивается секреция гипоталамических гормонов
(либеринов) и ряда гормонов гипофиза (гонадотропинов, соматотропина), а
также инсулина. Но наряду со стимуляцией одних структур гипоталамуса,
другие при старении снижают свою активность, что приводит к
«разрегулированию» многих сторон обмена и функции организма.
Наибольшее внимание обычно привлекают молекулярно-генетические
гипотезы, объясняющие процесс старения первичными изменениями
генетического аппарата клетки. Большую их часть можно подразделить на
два основных варианта. В первом случае, возрастные изменения
генетического аппарата клеток рассматриваются как наследственно
запрограммированные, во втором — как случайные. Таким образом, старение
может
являться
запрограммированным
закономерным
процессом,
логическим следствием роста и созревания, либо результатом накопления
случайных ошибок в системе хранения и передачи генетической
информации. Если придерживаться первого мнения, то старение, по сути,
становится, продолжением развития, в течение которого, в определенной,
закрепленной в эволюции последовательности включаются и выключаются
различные участки генома. Тогда при «растягивании» программы развития
замедляется работа «биологических часов», задающих темп программе
старения. Например, в опытах с ограничением питания в молодом возрасте
(животные с «продленной жизнью») происходит замедление роста, а
следовательно, и старения, хотя механизм далеко не так прост.
Предполагается, что замедление роста и отодвигание полового созревания и
достижения окончательных размеров тела приводит к увеличению
продолжительности жизни. То есть, старение, как и другие этапы онтогенеза,
контролируется генами. Была впервые предложена Л. Оргелем. Она
основывается на предположении, что основной причиной старения является
накопление с возрастом генетических повреждений в результате мутаций,
которые могут быть как случайными (спонтанными), так и вызванными
различными повреждающими факторами (ионизирующая радиация, стрессы,
ультрафиолетовые лучи, вирусы, накопление в организме побочных
продуктов химических реакций и другие). Гены, таким образом, могут
просто терять способность правильно регулировать те или иные активности в
связи с накоплением повреждений ДНК. В то же время существует
специальная система репарации, обеспечивающая относительную прочность
структуры ДНК и надежность в системе передачи наследственной
информации. В опытах на нескольких видах животных показана связь между
активностью систем репарации ДНК и продолжительностью жизни.
Предполагается ее возрастное ослабление при старении. Роль репарации
отчетливо выступает во многих случаях преждевременного старения и
резкого укорочения длительности жизни. Это относится, прежде всего, к
наследственным болезням репарации (прогерии, синдром Тернера,
некоторые формы болезни Дауна и другие). В то же время имеются новые
36
данные о многочисленных репарациях ДНК, которые используются как
аргумент против гипотез ошибок. В статье под названием «Наука отрицает
старость» французский исследователь Р. Россьон (1995) полагает, что в свете
этих
фактов
теория
накопления
ошибок
в
нуклеотидных
последовательностях. требует пересмотра. Все же репарация, видимо, не
приводит к 100% исправлению повреждений.
Многие геронтологи считают, что старение — результат накопления
таких неисправленных ошибок. По словам Хейфлика, «потеря точной или
надежной (контролирующей) информации происходит из-за накопления
случайных воздействий, повреждающих жизненно важные молекулы ДНК,
РНК и белков. Когда достигается пороговая величина такого рода
„поражений", „повреждений", „погрешностей" или „ошибок", нормальные
биологические процессы прекращаются и возрастные изменения становятся
очевидными. Истинная природа ущерба, наносимого жизненно важным
молекулам, пока неизвестна, но известен сам факт его проявления».
Некоторые геронтологи, и среди них Ф. Маррот Сайнекс из Медицинской
школы Бостонского университета, полагают, что ключевым моментом в
старении являются ошибки в ДНК. Необратимые изменения в химической
структуре длинных, образующих ДНК цепочек атомов получили название
мутаций. По Сайнексу, мутации—это изменения в информации,
зашифрованной в структуре ДНК, которая контролирует функционирование
клетки. Мутации могут возникать в результате неисправленных ошибок при
образовании повой ДНК, в результате ошибок в процессе восстановления
или из-за повреждения ДНК загрязняющими химическими веществами.
Мутации в ДНК клетки могут привести к тому, что клетка начнет
синтезировать измененную РНК, а это в свою очередь приведет к синтезу
измененных белков - ферментов. Видоизмененный фермент может работать
хуже нормального, а то и вовсе не работать. В итоге реакции обмена веществ,
в которых участвует такой дефектный фермент, могут прекратиться, и клетка
перестает выполнять свои функции или даже погибнет. Теория старения в
результате накопления мутаций впервые была выдвинута в 1954 г. физиком
Лео Сцилардом который пришел к этому выводу, наблюдая за действием
радиации на людей и животных, сокращавшим их жизнь. Радиация вызывает
множественные мутации ДНК, а также ускоряет появление таких признаков
старения, как седина или раковые опухоли. Из этого Сцилард сделал вывод,
что именно мутации являются причиной старения людей и животных. И хотя
он не сумел объяснить, ка-ким образом мутации возникают у людей и
животных, не подвергавшихся облучению, по его мнению, они. возможно,
есть не что иное, как результат естественных повреждений клеток.
Каждая молекула РНК, считанная с ДНК, ответственна за синтез
множества копий определенного фермента; РНК служит «матрицей», с
которой делается множество идентичных копий молекулы белка.
37
Следовательно, при дефектной РНК каждая белковая молекула, сходящая с
«конвейера» будет так же дефектна и не сможет эффективно участвовать в
реакциях обмена веществ. Кроме того, некоторые ферменты участвуют в
производстве белков на базе «матричной» РНК, а другие осуществляют
синтез РНК на матрице ДНК. Значит, если ошибка вкралась в структуру РНК
или белка, она будет производить все более ущербные «матрицы», что
приведет к кумулятивному эффекту - лавинообразному накоплению ошибок
и к последней катастрофе— смерти. Ученые обнаружили, что действие
ферментов из культуры старых человеческих клеток ненормально: 25 %
таких ферментов дефектны, что служит подтверждением теории «катастрофы
ошибок» Оргела. И хотя это еще не окончательное доказательство, можно
надеяться, что попытки предотвратить старение, вызванное накоплением
ошибок, окажутся успешными. Возможно, понадобится устранять не
первичную ошибку на молекулярном уровне, а лишь ее последствия. Один из
способов замедления аккумуляции ошибок, который предлагает Алекс
Комфорт, заключается в некотором замедлении скорости процессов обмена
веществ и клетках, что уменьшает вероятность возникновения ошибки. Этого
можно добиться путем понижения температуры тела. Как подтвердили
опыты, жизнь животных низших животных — рыб и черепах —
действительно от этого удлиняется.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
38
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
15. Тема занятия: Рубежный контроль
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Контрольные вопросы:
1. Ответы на тестовые вопросы.
2. Решение ситуационных задач.
3. Заполнение карточек по теме.
4. Ответы на устные вопросы
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
39
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
16. Тема занятия: Генетика развития. Генетические механизмы онтогенеза.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Развитие – непрерывный процесс изменения, обычно
сопровождающийся увеличением веса, размеров, изменением функций.
Почти всегда предполагает рост, который может быть связан с увеличением
размера клеток или их количества. Одним увеличением массы невозможно
обеспечить формирование признаков, характерных для организма.
Этапы развития.
- детерминация клеток
- дифференцировка клеток
-образование новой формы, морфогенез.
Детерминация - ограничение, определение – прогрессивное
ограничение онтогенетических возможностей эмбриональных клеток. Это
означает, что на этапе детерминации клетки по своим морфологическим
признакам отличаются от эмбриональных клеток, но функции выполняют
еще клеток эмбриональных. Т.е. детерминированные клетки еще не способны
выполнять специальные функции. У млекопитающих детерминированные
40
клетки появляются на стадии восьми бластомеров. Химерные, аллоферные
организмы. В качестве объекта исследования мыши. Зародыши мышей на
стадии 8 бластомеров с помощью фермента проназы извлекают и разбивают
на отдельные бластомеры, производят смешивание бластомеров от разных
животных в пробирке, а затем вшивают в матку. В результате получаются
нормальные животные, но окраска частей различна, т.к. исходные формы
были разных цветов. Если подобную операцию проводить на более поздних
этапах эмбриогенеза – гибель животных, что доказывает детерминацию
клеток на данном этапе. Процесс детерминации находится под генетическим
контролем. Это ступенчатый, многоэтапный процесс, изученный пока
недостаточно хорошо. По-видимому, в основе детерминации – активация тех
или иных генов и синтез разных и-РНК и, возможно, белков. Детерминация
может нарушаться, что приводит к мутациям. Классический пример –
развитие у мутантов дрозофилы вместо усиков ротового аппарата –
конечности. Формирование конечностей в нехарактерных местах.
Детерминированные клетки постепенно вступают на путь развития
(неспециализированные
эмбриональные
клетки
превращаются
в
дифференцированные клетки организма). Дифференцированные клетки в
отличие от детерминированных обладают специальными морфологическими
и функциональными организациями. В них происходят строго определенные
биохимические реакции и синтез специальных белков.
Клети печени – альбумин.
Клетки эпидермиса кожи – кератин.
Мышцы – актин, миозин, миелин, миоглобин.
Молочные железы – казеин, лактоглобулин.
Щитовидная железа – тироглобулин.
Слизистая оболочка желудка – пепсин.
Поджелудочная железа – трипсин, химотрипсин, амилаза, инсулин. Как
правило, дифференциация происходит в эмбриональном периоде и приводит
к необратимым изменениям полипотентных клеток эмбриона. Синтез
специальных белков начинается на очень ранних стадиях развития.
Касательно стадии дробления: бластомеры отличаются друг от друга
цитоплазмой. В цитоплазме различных бластомеров имеются разные
вещества. Ядра всех бластомеров несут одну и ту же генетическую
информацию, т.к. имеют одинаковое количество ДНК и идентичный порядок
расположения пар нуклеотидов. Вопрос о специализации до сих пор не
нашел ответа. 1939 год Томас Морган выдвинул гипотезу: «
дифференцировка клеток связана с активностью разных генов одного и того
же генома». В настоящее время известно, что в дифференцированных
41
клетках работает около 10% генов, а остальные неактивны. В силу этого в
разных типах специализированных клеток функционируют свои
определенные гены. Специальными опытами по пересадки ядер из клеток
кишечника головастика в безъядерную яйцеклетку было доказано, что в
дифференцированных клетках сохраняется генетический материал и
прекращение функционирования определенных генов обратимо. Из яйца
лягушки удаляли ядро, брали ядро из клетки кишечника головастика.
Развитие не происходило, иногда эмбриогенез происходил нормально.
Строение взрослой лягушки полностью определялось ядром. На
функционирование генов в процессе развития многоклеточного организма
оказывают влияние сложные и непрерывные взаимодействия ядра и
цитоплазмы и межклеточные взаимодействия. Регуляция дифференцировки
происходит на уровне транскрипции и на уроне трансляции.
Уровни регуляции дифференцировки клеток.
1. На уровне транскрипции.
- система оперона
-участие белков – гистонов, которые образуют комплекс с ДНК.
Участки ДНК, покрытые гистоном, неспособны к транскрипции, а
участки без гистоновых белков транскрибируются. Таким образом, белки
участвуют
в
контроле
над
считываемыми
генами.
Гипотеза
дифференциальной активности генов: « Предположение о том, что в разных
генах дифференцированных клеток репрессированы (закрыты для
считывания) разные участки ДНК и поэтому синтезируются разные виды мРНК»
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
42
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
17. Тема занятия: Тератогенез. Клеточные механизмы возникновения
врожденных пороков развития. Стволовые клетки.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Тератогенез - это возникновение пороков развития плода
под воздействием вредных факторов внешней среды. Тератогенез возникает
после перенесённых заболеваний, принимаемых лекарств, химических
(бытовой химии, промышленных химикатов) и физических (лучевая терапия,
рентген) воздействий, приёма алкоголя, наркотиков, курения и др.
Тератогенные факторы - это вредные внешние воздействия, вызывающие
пороки развития плода в утробе матери: инфекционные заболевания,
лекарственные препараты, токсические химические вещества, наркотики,
алкоголь и др. Эмбрион наиболее чувствителен к внешнему воздействию с 3
по 12 недели беременности. В это время влияние тератогенных факторов
часто приводит к формированию пороков развития и даже к гибели плода.
Тератогенез - возникновение пороков развития под влиянием факторов
внешней среды (тератогенных факторов) или в результате наследственных
болезней. Причинами развития врожденных пороков являются генетические
факторы, неблагоприятные воздействие внешней среды, действующие
непосредственно на эмбрион и плод (тератогенез), а также сочетание тех и
43
других причин и факторов. Научно - практические исследования, относя эту
патологию к группе экологозависимых заболеваний. В настоящее время
установлено, что среди различных загрязняющих окружающую среду
веществ промышленного производства свойствами нарушать эмбриогенное
развитие (формировать врожденные пороки развития) обладают:
- пыль и сажа;
- тяжелые металлы ( органическая ртуть, свинец, кадмий, никель, хром);
- продукты химического производства (красители, формальдегид, резинотехнические изделия и т.д.);
- оксиды углерода, серы и азота, сероводорода;
- фтор и фтористые соединения.
В выбросах автотранспорта наибольшим мутагенным и канцерогенным
эффектом обладает бензин, пирен.
К сожалению, этот перечень веществ определяется в атмосфере города и на
многих
рабочих
местах
предприятий.
Тератогенные
факторы
распространены достаточно широко. Исследования показали, что в течение
беременности каждая женщина принимает в среднем 3,8 наименования
каких-либо лекарственных средств. 10-20 % беременных в США
употребляют наркотики. Кроме того, беременные в быту и на работе нередко
контактируют с разными вредными веществами. Тератогенным считается
химический, физический или биологический фактор, отвечающий
следующим критериям.
1.Доказана связь между действием фактора и формированием порока
развития.
2. Эпидемиологические данные подтверждают эту связь.
3. Действие повреждающего фактора совпадает с критическим периодами
внутриутробного развития.
4.При редком воздействии повреждающего фактора характерные пороки
развития формируются редко.
Основные группы тератогенных факторов.
1.Лекарственные средства и химические вещества.
2.Ионизирующее излучение.
3.Инфекции.
4.Метаболические нарушения и вредные привычки у беременной.
44
Один из разделов регенеративной клеточной медицины, сулящий людям
излечение от многих тяжелых болезней - это изучение так называемых
стволовых клеток. Стволовая клетка – это незрелая клетка, способная к
самообновлению и развитию в специализированные клетки организма.
Миллиарды клеток растущего организма (человека или животного)
происходят всего-навсего из одной клетки (зиготы), которая образуется в
результате слияния мужской и женской гамет. Эта единственная клетка
содержит не только информацию об организме, но и схему ее
последовательного развития. В ходе эмбриогенеза оплодотворенная
яйцеклетка делится и дает начало клеткам, не имеющим других функций,
кроме передачи генетического материала в следующие клеточные поколения.
Это эмбриональные стволовые клетки (ЭСК), геном которых находится в
«нулевой точке»; механизмы, определяющие специализацию, еще не
включены, из них потенциально могут развиться любые клетки. Во взрослом
организме стволовые клетки находятся, в основном, в костном мозге и, в
очень небольших количествах, во всех органах и тканях. Они обеспечивают
восстановление поврежденных участков органов и тканей. Стволовые клетки
, получив от регулирующих систем сигналы о какой-либо "неполадке", по
кровяному руслу устремляются к пораженному органу. Они могут
восстановить практически любое повреждение, превращаясь на месте в
необходимые организму клетки(костные, гладкомышечные, печеночные,
сердечной мышцы или даже нервные) и стимулируя внутренние резервы
организма к регенерации (восстановлению) органа или ткани.
Высокодифференцированные клетки (кардиомиоциты, нейроны)
практически не делятся, в то время как менее дифференцированные клетки фибробласты, гепатоциты частично сохраняют способность к размножению и
при определенных условиях делятся и увеличивают свое число. Общей
закономерностью является то, что если клетка вышла на этап
дифференцировки, то количество делений, которое она может пройти,
ограничено. Так, например, для фибробласта лимит делений составляет 50
делений, для стволовой клетки крови — 100. Описанное явление имеет
большое биологическое значение: в случае, если произошла поломка в
геноме клетки, мутация будет растиражирована в ограниченном количестве и
не сыграет большой роли для организма в целом. Запас стволовых клеток
взрослого организма очень невелик. Поэтому случается так, что обновить
утраченные клетки организм самостоятельно уже не в состоянии: или очаг
поражения слишком велик, или организм ослаблен, или возраст уже не тот.
Можно ли помочь больному излечиться от цирроза, инсульта, паралича,
диабета, ряда заболеваний нервной системы? Уже сегодня ученые умеют
направлять стволовые клетки "по нужному пути". Достижения в этой области
клеточной медицины делают возможности терапевтического использования
стволовых клеток практически безграничными.
45
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
18. Тема занятия: Рубежный контроль (теория)
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: Теория
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
46
Контрольные вопросы:
1. Ответы на тестовые вопросы.
2. Решение ситуационных задач.
3. Заполнение карточек по теме.
4. Ответы на устные вопросы
6 – семестр
1. Тема занятия: Медицинская генетика. Основы медицинской генетики.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Медицинская генетика — область медицины, наука,
которая изучает явления наследственности и изменчивости в различных
популяциях людей, особенности проявления и развития нормальных и
патологических признаков, зависимость заболеваний от генетической
предрасположенности и условий окружающей среды. Задачей медицинской
генетики является выявление, изучение, профилактика и лечение
наследственных болезней, разработка путей предотвращения воздействия
негативных факторов среды на наследственность человека.
Большим прорывом медицинской генетики является возможность
секвенирования генома отдельного человека. Это стало возможным
благодаря развитию высокоэффективного секвенирования. Учебное пособие
«Основы общей и медицинской генетики» использовало многолетний опыт
преподавания общей и медицинской генетики на кафедре биологии
Минского медицинского института. Привлечены новейшие достижения в
этой области знаний. В книге значительно расширены сведения по таким
вопросам, как уровни организации и упаковки генетического материала,
геном человека, биология и генетика пола, методы изучения генетики
человека, болезни обмена веществ и др. Книга содержит богатый
иллюстративный материал.
Бурное развитие медицинской генетики в последние десятилетия связано
с развитием науки вообще, запросами клиники и с широким
распространением сети медико-генетических консультаций. Достижения
генетики (в том числе генной инженерии и биотехнологии) используются в
изучении проблем иммунитета и трансплантации органов и тканей, в
онкологии, при гигиенической оценке окружающей среды, определении
устойчивости микроорганизмов к лекарственным препаратам, для получения
47
гормонов, ферментов, лекарств, лечения наследственных болезней и др.
Знание генетики необходимо врачу любой специальности и биологам всех
профилей для понимания сущности жизни, механизмов индивидуального
развития и его нарушений, природы любого заболевания, рационального
подхода
к
диагностике,
лечению
и
профилактике
болезней.
Книга «Основы общей и медицинской генетики» предназначена для
студентов мединститутов. Может быть использована студентами
биологических факультетов университетов, врачами, специалистамигенетиками. Медицинская генетика достаточно дифференцирована. Такая
дифференциация отражает большой объем знаний, накопленный
медицинской генетикой при изучении природы различных болезней человека
и существование большого числа медицинских и биологических
специальностей. В медицинской генетике выделяют такие разделы, как
молекулярная, биохимическая генетика, цитогенетика, клиническая генетика.
Каждый из этих разделов имеет свой объект и методы изучения.
Молекулярная медицинская генетика изучает патологические процессы на
молекулярном уровне, начиная со структуры гена и ее изменений и кончая
взаимодействием продуктов генов друг с другом на молекулярном уровне.
Биохимическая генетика исследует природу наследственных болезней
обмена веществ на уровне ферментов, ферментативных реакций и их
продуктов. Цитогенетика изучает с помощью специфических методов
структуру хромосом человека и ее нарушения в случае хромосомных
болезней.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
48
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
2. Тема занятия: Типы наследования признаков. Моногенные, полигенные ,
сцепленное
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Моногенные заболевания обусловлены мутациями или
отсутствием отдельного гена. Мутации могут захватывать один или оба
аллеля. Клинические проявления возникают в результате отсутствия
генетической информации или реализации дефектной. Моногенные
заболевания исследуются в полном соответствии с законами Менделя
(аутосомное или сцепленное с Х-хромосомой). Известно около 5000
моногенных за— нейрофиброматоз (болезнь Реклингхаузена), при
котором наиболее тяжело поражается нервная система;
—
миотоническая дистрофия с миотонией, мышечной слабостью,
катарактой, сердечной аритмией, нарушенной толерантностью к глюкозе,
умственной отсталостью;
— синдром Марфана — наследственная болезнь соединительной ткани.
Наиболее специфическими признаками являются нарушения скелета,
вывих хрусталика, сердечно-сосудистые изменения, эктазия твердой
мозговой оболочки;
49
— синдром Элерса—Данло — врожденная гиперрастяжимость соединительной ткани в связи с нарушением синтеза коллагена, обусловленным
мутациями в разных коллагеновых генах;
— фенилкетонурия, связанная с недостаточностью печеночного фермента
фенилаланингидроксилазы, локус которой расположен в длинном плече
хромосомы 12. Дети с фенилкетонурией рождаются здоровыми, но в
первые же недели после рождения в связи с поступлением фенилаланина в
организм с молоком матери развиваются клинические проявления
заболевания: повышенная возбудимость, гиперрефлексия, повышенный
тонус мышц, судорожные эпилептиформные припадки; от ребенка
исходит «мышиный» запах. Позже развиваются умственная отсталость,
микроцефалия;
— муковисцидоз (кистозный фиброз), в основе которого лежит нарушение
транспорта ионов хлора и натрия через клеточные мембраны (ген
муковисцидоза локализован в хромосоме 7), что приводит к избыточному
выведению хлоридов. Отмечается гиперсекреция густой слизи в клетках
эндокринной части поджелудочной железы, эпителии бронхов, слизистой
оболочке желудочно-кишечного тракта;
— адреногенитальный синдром (врожденная гиперплазия коры надпочечников) относится к группе наследственных нарушений синтеза
стероидных гормонов. Наиболее распространенная форма врожденной
гиперплазии коры надпочечников — дефицит 21-гидроксилазы, ген
локализован в коротком плече хромосомы 6;
— миопатия Дюшенна, вызванная мутацией в гене, ответственном за синтез
белка дистрофина (ген расположен в локусе X^21). Заболевание
проявляется прогрессирующей мышечной слабостью, дистрофией и
некрозом отдельных мышечных волокон;
— гемофилия А — заболевание, сцепленное с Х-хромосомой, ген расположен
в локусе Х28, мутация гена обусловливает дефицит фактора VIII.
Клинические проявления состоят в нарушении гемостаза, увеличении
времени
свертывания.
Полигенные
болезни
обусловлены
взаимодействием определенных комбинаций аллелей разных локусов и
экзогенных факторов. Заболевания контролируются сразу несколькими
генами, не подчиняются законам Менделя и не соответствуют
классическим типам аутосомно-доминантного, аутосомно-рецессивного
наследования и наследования, сцепленного с Х-хромосомой. Проявление
признака во многом зависит от экзогенных факторов. Генетический риск
полигенных болезней в большой степени зависит от семейной
предрасположенности и от тяжести заболевания у родителей.
50
Генетический риск полигенных болезней рассчитывают с помощью
таблиц эмпирического риска. Определить прогноз нередко сложно.
К полигенным болезным относятся врожденные пороки развития, не
обусловленные хромосомной патологией. С клинической точки зрения
различают изолированные (локализованные в одном органе), системные (в
пределах одной системы органов) и множественные (в органах двух
систем или более) врожденные пороки развития.
болеваний, более половины наследуется по аутосомно-доминантному типу.
К этой группе заболеваний относятся:
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
51
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
3. Тема занятия: Цитоплазматическая наследование.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Цитоплазматическая наследственность, плазматическая
наследственность,
преемственность
материальных
структур
и
функциональных свойств организма, которые определяются и передаются
факторами, расположенными в цитоплазме. Основоположниками изучения
являются нем. генетики К. Корренс и Э. Бауэр. Установлено, что любые
структуры клетки, которые воспроизводятся и распределяются при делении в
дочерние клетки, могут передавать наследственную информацию. Такие
структуры получили название плазмагенов (или внеядерных генов). В
химических отношении они представляют собой дезоксирибонуклеиновую
кислоту. Совокупность плазмагенов составляет плазмон, подобно тому как
совокупность хромосомных генов составляет геном. Плазмагены содержатся
в самовоспроизводящихся органоидах клетки — митохондриях, пластидах.
Основанием существования служат прежде всего наблюдаемые при
скрещиваниях отклонения от расщеплений признаков, ожидаемых согласно
Менделя законам. Было доказано, что цитоплазматические элементы,
несущие плазмагены, расщепляются по дочерним клеткам беспорядочно, а не
закономерно, как гены, содержащиеся в хромосомах. Различия гибридов,
полученных от реципрокных скрещиваний при отдаленной гибридизации,
указывают на неравное участие женских и мужских половых клеток в
образовании гибридного организма, что, очевидно, связано с неравным
количеством цитоплазмы в яйцеклетке и спермин. Следовательно, признаки,
за наследование которых ответственны элементы цитоплазмы, должны
передаваться в основном по материнской линии. Поэтому для установления
цитоплазматического наследования какого-либо признака необходимо
выявление различий в реципрокных скрещиваниях. Для того чтобы та или
иная структура могла выполнять функции материального носителя
наследственности и обеспечивать количественные закономерности
наследования, она должна содержать материальные носители генетической
информации
(нуклеиновые
кислоты),
обладать способностью
к
52
самовоспроизведению и точно распределяться по дочерним клеткам при
делении. Всем трем условиям полностью удовлетворяют только структуры
ядра – хромосомы. Наследование, определяемое хромосомами, получило
название ядерного или хромосомного. Полуавтономные органоиды
цитоплазмы – митохондрии и пластиды – содержат ДНК и обладают
способностью к саморепродукции. В тех случаях, когда материальной
основой наследования являются элементы цитоплазмы, оно называется
нехромосомным или цитоплазматическим. В отличие от хромосом,
митохондрии и пластиды не распределяется при делении клетки с
абсолютной точностью. Именно в этом и состоит главное отличие ядерных
структур (хромосом) от цитоплазматических. Кроме того, ядро содержит
ограниченное и характерное для каждого вида число хромосом; в цитоплазме
же обычно много однозначных органоидов, число их, как правило,
непостоянно. Ядро в большинстве случаев не способно исправить и
заместить возникшие дефекты хромосом, они воспроизводятся при делении
клетки; поврежденные и неспособные к размножению органоиды
цитоплазмы могут быть замещены путем размножения одноименных
неповрежденных структур. Приведенные различия в свойствах хромосом и
полуавтономных органоидов цитоплазмы должны обусловливать и различия
в закономерностях наследования, определяемых этими элементами клетки.
Поскольку и у растений, и у животных яйцеклетка содержит много
цитоплазмы, а мужская гамета ее, как правило, почти лишена, следует
ожидать, что цитоплазматическое наследование, в отличие от хромосомного,
должно осуществляться по материнской линии. Поскольку для органоидов
цитоплазмы нет такого точного механизма распределения при делении
клеток,
который
существует
для
хромосом,
то,
очевидно,
цитоплазматическое наследование не может характеризоваться такими
строгими количественными закономерностями, как ядерное. Генетический
материал митохондрий включает несколько десятков кольцевых и линейных
двуспиральных правозакрученных молекул ДНК, которые отличаются по
нуклеотидному составу от ядерной ДНК (яДНК) и не связаны с гистонами.
Длина одной молекулы митохондриальной ДНК (мтДНК) – 15–75 тпн. (в
тысячи раз меньше, чем длина яДНК), что позволяет кодировать несколько
десятков белков (25– 125 полипептидов с молекулярной массой М = 40000).
В мтДНК закодированы: транспортные и рибосомальные РНК (рибосомы
митохондрий отличаются от рибосом цитоплазмы), некоторые ферменты.
Этого
недостаточно,
чтобы
обеспечить
существование
и
функционирование митохондрий. Часть белков (ДНК- и РНК-полимеразы,
белки митохондриальных рибосом, субъединицы дыхательных ферментов)
поступает в готовом виде из цитоплазмы или в виде соответствующих иРНК,
закодированных в яДНК. мтДНК человека представлена кольцевой
молекулой длиной 16569 пн и содержит 13 белковых генов, 22 гена тРНК и 2
гена р РНК. Кодирующие последовательности разделены короткими
межгенными некодирующими участками, для которых характерен высокий
53
уровень полиморфизма, обусловленный заменами, потерями и вставками
нуклеотидов. Генетический материал хлоропластов включает несколько
десятков кольцевых двуспиральных правозакрученных молекул ДНК,
которые являются копиями друг друга. ДНК хлоропластов (хлДНК) также
отличается по нуклеотидному составу от яДНК и не связана с гистонами,
однако имеются и черты сходства с я ДНК (некоторые гены тРНК имеют
интрон-экзонную структуру, а именно гены аланиновой и изолейциновой т
РНК). Длина одной молекулы хлДНК – несколько сотен тпн (примерно в 10
раз больше, чем одиночная молекула мтДНК). хлДНК кодирует: часть
транспортных и рРНК (рибосомы пластид отличаются от рибосом
цитоплазмы), некоторые белки ( 3 субъединицы АТФазы, белки наружной и
внутренней мембран, большую субъединицу рибулезодифосфаткарбоксилазы
– всего около 30 белков, хотя теоретически может кодировать 100–150
белков). Большая часть белков хлоропласта закодирована в я ДНК.
Генетическая информация, закодированная в полуавтономных органоидах, в
наибольшей степени наследуется через цитоплазму, то есть по материнской
линии. Считается, что мтДНК и хлДНК в наименьшей степени подвержены
действию естественного отбора. Эти обстоятельства используются в
микросистематике для выявления родственных связей между группами
организмов. Однородность мтДНК человека позволяет предположить, что
современное человечество происходит от немногих особей женского пола.
Существует гипотеза, согласно которой некоторые гены способны
переходить из одних типов ДНК в другие, например, из хлДНК в мтДНК. В
то же время генетический код полуавтономных органоидов обладает
специфичностью, например, триплет АУА в яДНК кодирует изолейцин, а в
мтДНК – метионин, кодон ЦУГ – в яДНК – лейцин, в мтДНК – треонин.
Существуют и другие разночтения кодонов. О первых фактах пластидного
наследования сообщили Э. Баур и К. Корренс еще на заре развития генетики
(в 1909 г.). Так, Корренс изучил наследование белой пестролистности у
ночной красавицы. У этого вида встречаются пестролистные растения,
которые имеют в точках роста разные группы клеток: с нормальными
пластидами и с пластидами, неспособными к образованию хлорофилла.
Вследствие этого иногда на растении образуются три типа побегов: чистозеленые, пестрые или совершенно белые. Белые побеги на мозаичном
растении существуют за счет ассимилятов, поступающих из зеленых и
пестрых побегов, в которых идет фотосинтез. Семена, полученные с белых
ветвей, дают нежизнеспособные всходы, так как у них не идет процесс
фотосинтеза.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
54
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
4. Тема занятия: Место в общей медицинской патологии наследственных
болезней.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Наследственные болезни — это такие заболевания, которые
передаются из поколения в поколение от родителей потомству через половые
55
клетки (гаметы). Общее число наследственных болезней огромно, к
настоящему времени их установлено уже более 6000 и примерно 1000 из них
на сегодня могут быть выявлены еще до рождения ребенка. Причиной
наследственных болезней являются изменения (мутации) на уровне гена или
хромосомы. Наследственные заболевания могут проявляться сразу после
рождения либо в течение всей жизни. Например, если человек унаследовал
от кого-либо из родителей ген одной из форм наследственной алопеции
(облысения), то его действие может сказаться лишь к концу второго
десятилетия жизни. Есть такие наследственные заболевания (например, хорея
Гентингтона), которые проявляются в возрасте от 40 до 70 лет и др. Кроме
наследственных болезней, выделяют еще врожденные и семейные
заболевания. Врожденные болезни — это заболевания, проявляющиеся с
рождения. По своему происхождению они могут быть наследственными или
приобретенными. При этом проявляться они могут совершенно одинаково.
Например, перелом ключицы в родах у новорожденного ребенка может быть
обусловлен как травматическим ведением родов, так и наличием целого ряда
наследственных обменных заболеваний, в частности, врожденной ломкостью
костей, причиной которой являются мутации в генах, ответственных за
синтез белка коллагена. Семейные болезни — это заболевания, которые
наблюдаются у членов одной семьи. По своему происхождению они могут
быть наследственными или развиться под действием факторов внешней
среды при наличии определенной генетической предрасположенности.
Например, семейный пародонтоз (поражение десен) может быть связан с
изменениями в гене того же белка коллагена либо может быть
приобретенным и проявиться под влиянием общих неблагоприятных
средовых факторов (например, дефицит кальция, фтора, витаминов,
недостаточное белковое питание и др.), действующих на всех членов этой
семьи. Для врача-генетика предметом заботы является не отдельный
больной, а вся семья. Наличие сходных признаков у членов одной семьи
указывает, как правило, на их наследственную природу.
Одно и то же заболевание у членов одной семьи может протекать поразному. Например, болезнь может протекать очень легко и проявляться едва
заметными микросимптомами. Установить диагноз такому больному,
используя традиционные методы, крайне сложно. Нередко у таких больных
диагностируются всевозможные «патии»: ферментопатия, эндокринопатия,
энцефалопатия и др., под маской которых скрываются различные
наследственные заболевания. И, наоборот, такое же изменение гена у другого
члена этой же семьи может привести к тяжелому заболеванию и даже
инвалидизации.
Нередко
бывают
случаи,
когда
носительство
патологического гена вообще никак не проявляется у человека. При этом
даже тщательный осмотр специалиста, а порой и проведение
дополнительных лабораторных или инструментальных исследований не
выявляет никаких отклонений и позволяет врачу сделать заключение:
«Практически здоров». В то же время его потомок, получивший от такого
56
внешне здорового родителя измененный (мутантный) ген, может дать яркую
клинику заболевания. Все это объясняется особенностями взаимодействия
генов у каждого конкретного человека. Наследственные болезни можно
разделить на две группы: монофакторные («од-нопричинные») и
мультифакториальные («многопричинные»). Монофакторные заболевания
связаны с изменениями (мутациями) в генах или хромосомах.
Мультифакториальные заболевания являются результатом изменений многих
генов и влиянием многочисленных факторов внешней среды (в большинстве
своем общих для близких родственников), которые в конечном итоге
приводят
к
накоплению
одинаковых
болезней
в
семье.
К
мультифакториальным
болезням
(болезням
с
наследственной
редрасположенностью) относится самая большая группа болезней - язвенная
болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, бронхиальная астма,
сахарный диабет, шизофрения, эпилепсия и др. Их иногда обозначают
многофакторными или полигемпыми болезнями. Мультифакториальные
болезни имеют сложный характер наследования. Мультифакториальные
болезни связаны с действием многих генов, поэтому их называют
мультифакториальными (англ. factor- ген). Генетика частых хронических
заболеваний детского возраста, а также и взрослых, остается одной из
сложных проблем медицинской генетики. Болезни с наследственной
предрасположенностью могут реализоваться только путем тесного
взаимодействия генетической конституции (полигенов или мопогенов)
индивида и факторов внешней среды как неотъемлемых факторов.
Предполагается, что без средовых факторов не может реализоваться
генетическая предрасположенность. Это связано с тем, что при заболеваниях,
связанных с нарушением системы аллельных генов, снижена норма реакций
и адаптация к различным воздействиям. Например, формирование
гипертонической болезни наблюдается на фоне стресса, психических
нагрузок; сахарного диабета - при нарушениях питания, переедании,
ожирении и т.д. Эта группа болезней сложна для изучения, так как
приходится выделить не только наследственные и средовые факторы, но и
определить их удельный вес. Для этих целей в настоящее время
используются специальные математические методы, позволяющие оценить
соотносительный вклад каждой компоненты в развитие заболевания.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
57
5.Введение
в
молекулярную
М.Медицина, 2004 г.
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
5. Тема занятия: Моногенные болезни с классическим и неклассическим
типом наследования.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Все мы знаем, что наряду с болезнями приобретенными,
существуют и врожденные заболевания, обусловленные генетическими
нарушениями, при которых человек рождается уже больным или в высокой
степени предрасположен к развитию этого заболевания. Из всех врожденных
58
заболеваний моногеннонаследуемые привлекают в настоящее время
наибольшее внимание. Повышенный интерес к моногеннонаследуемым
заболеваниям вызван их огромным разнообразием при своей кажущейся
редкости и, часто, тяжестью выраженности болезни, резко ухудшающей
качество жизни больного или являющихся смертельно опасными.
Моногенные заболевания подразделяются по типу наследования:
аутосомно-доминантные (то есть, если хоть один из родителей болен, то и
ребенок
будет
болеть),
например:
-синдром
Марфана,
нейрофиброма-тоз,
ахондроплазия
– аутосомно-рецессивные (ребенок может заболеть, если оба родителя
носители этого заболевания, или один родитель болен, а второй – носитель
мутаций
гена,
вызывающих
это
заболевание)
–
муковисцидоз,
спинальная
миоатрофия.
Пристальное внимание к этой группе болезней обусловлено и тем, что, как
оказалось, число их значительно выше, чем думали раньше. У всех болезней
совершенно различная распространенность, которая может колебаться в
зависимости и от географии и от национальности, например, хорея
Хангтингтона встречается у 1 на 20 000 европейцев и почти не встречается в
Японии, болезнь Тея-Сакса характерна для евреев-ашкенази и крайне редка у
других народов. В России наиболее распространнеными моногенно
наследуемыми
заболеваниями
являются
муковисцидоз
(1/12000
новорожденных), группа миоатрофий (1/10000 новорожденных), гемофилия
А (1/5000 новорожденных мальчиков). Конечно, многие моногенные
заболевания выявлены уже давно и хорошо известны медицинским
генетикам. Врачам этой специальности принадлежит огромная роль в
выявлении семей с риском возникновения этих болезней и отслеживании
передачи болезней по наследству. Подобные пары тщательно обследуются в
медико-генетических центрах, составляется их «генетическое древо» и
определяется
вероятность
рождения
больного
ребенка.
Основа подобного «предсказания» – информативность пары по мутации,
то есть возможность определения, какие именно гены как изменены. Это
крайне важно знать, ведь именно эти мутации и могут привести к тому, что
ребенок окажется болен. Далее родителей из группы риска доктора ждут уже
беременными и на сроке беременности 8-10 недель проводят пренатальную
инвазивную диагностику (биопсию ворсин хориона). Если в полученном
материале у будущего ребенка находят подтверждение болезни, то такую
беременность прерывают. При своей кажущейся простоте аборт – операция,
требующая от врача большого мастерства, ведь в этом случае вмешательство
проводится на достаточно большом сроке беременности, надо не только
прервать беременность, но и не допустить развития осложнений, которые
могут как значительно осложнить течение послеоперационного периода и
принести вред здоровью женщины, так и привести к бесплодию или резко
снизить вероятность последующих беременностей. Кроме этого, не стоит,
наверно, и упоминать, насколько сильной психологической травмой
59
оказывается необходимость прерывания долгожданной беременности.
Конечно, в соответствии с классическими законами генетики о передаче из
поколения в поколение моногенных болезней, вероятность того, что плод
окажется болен, составляет 25% для рецессивного наследования, но, как
показывает жизнь, не редки случаи многократного прерывания беременности
у одной и той же пары, если и вторая и третья беременность оказывается с
больным плодом. При этом и годы идут, и шансов на беременность все
меньше, а с возрастом повышается и вероятность других генетических
нарушений, возрастает и постоянное психологическое напряжение, ожидание
последующей беременности превращается в страх появления новой
«больной» беременности.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
60
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
6. Тема занятия: Мультифакториальные болезни
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: К мультифакториальным болезням относится самая
большая группа болезней - язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной
кишки, бронхиальная астма, сахарный диабет, шизофрения, эпилепсия и др.
Их иногда обозначают многофакторными или полигемпыми болезнями.
Мультифакториальные болезни имеют сложный характер наследования.
Мультифакториальные болезни связаны с действием многих генов,
поэтому их называют мультифакториальными. Генетика частых хронических
заболеваний детского возраста, а также и взрослых, остается одной из
сложных проблем медицинской генетики.
Болезни с наследственной предрасположенностью могут реализоваться
только путем тесного взаимодействия генетической конституции (полигенов
или мопогенов) индивида и факторов внешней среды как неотъемлемых
факторов. Предполагается, что без средовых факторов не может
реализоваться генетическая предрасположенность. Это связано с тем, что при
заболеваниях, связанных с нарушением системы аллельных генов, снижена
норма реакций и адаптация к различным воздействиям. Например,
формирование гипертонической болезни наблюдается на фоне стресса,
психических нагрузок; сахарного диабета - при нарушениях питания,
переедании, ожирении и т.д. Эта группа болезней сложна для изучения, так
как приходится выделить не только наследственные и средовые факторы, но
и определить их удельный вес. Для этих целей в настоящее время
используются специальные математические методы, позволяющие оценить
соотносительный вклад каждой компоненты в развитие заболевания. В
предыдущих статьях была подробно представлена методология
исследования моногенных менделирующих заболеваний нервной системы,
развитие которых детерминируется повреждением одного основного гена. В
силу сравнительной простоты «генетической системы» данных болезней
61
прогресс в их изучении явился весьма впечатляющим этапом развития
медицинской науки, а надежные методы ДНК-диагностики стали
естественным, а в ряде случаев даже рутинным подходом в арсенале
практического врача. В то же время молекулярно-генетический анализ
мультифакториальных болезней, или болезней предрасположенности,
представляет собой гораздо более сложную задачу, в решении которой
делаются лишь первые шаги. Это связано с существованием для
мультифакториальных болезней большого числа генов, каждый из которых
на разных этапах вносит свой вклад в формирование клинического фенотипа.
При этом вероятность реализации имеющейся наследственной
предрасположенности к определенному заболеванию (т.е. вероятность
проявления или непроявления патологического фенотипа) определяется
результатом взаимодействий совокупности генов и факторов внешней среды.
Существуют различные модели, описывающие механизм формирования
и реализации наследственной предрасположенности к тому или иному
мультифакториальному заболеванию. Согласно одной из них, развитие
заболевания и его тяжесть обусловлены суммарным аддитивным эффектом
мутантных аллелей ряда «малых» генов, эффекты которых в отдельности
незначительны и лишь при определенной «неблагоприятной» комбинации
могут превысить функциональный порог, приводя к болезни.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
62
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
7. Тема занятия: Особенности наследования. Наследственные болезни.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Наследственные болезни человека – заболевания,
вызванные хромосомными и генными дефектами. Основой наследственных
заболеваний являются генные, хромосомные и митохондриальные
нарушения наследственной информации.
Не стоит путать наследственные и врожденные заболевания. Врожденные
заболевания обусловлены не только наследственными, но и внешними
факторами, например негативным воздействием на эмбрион химических
веществ, лекарств или облучения. Наследственные заболевания человека
могут быть выявлены сразу после рождения, а могут проявиться спустя
долгое время. Около 10% всех заболеваний человека обусловлено
патологическими генами или генами, отвечающими за предрасположенность
к болезни.
Классификация наследственных болезней человека
1. Генетические заболевания. Возникают как результат повреждения ДНК на
уровне гена. К таким заболеваниям относятся болезнь Ниманна—Пика и
фенилкетонурия.
2. Хромосомные заболевания. Болезни, связанные с аномалией количества
хромосом или аберрациями хромосом. Примерами хромосомных
63
заболеваний являются синдром Дауна, синдром Клайнфельтера и синдром
Патау.
3. Заболевания с наследственной предрасположенностью (гипертония,
сахарный диабет, ревматизм, шизофрения, ишемическая болезнь сердца).
Методы определения наследственных болезней
Генетика человека изучает особенности наследования генетических
признаков в зависимости от генотипа человека и факторов внешней среды.
Несмотря на трудности в исследованиях, генетика человека сегодня изучена
гораздо лучше генетики других организмов. Ученые выделяют следующие
методы определения наследственности и генетических заболеваний.
1. Генеалогический (генетический) метод основывается на изучении
родословной человека. Данный метод помогает выявить особенности
наследования нормальных и патологических признаков организма
человека.
2. Близнецовый метод – изучение близнецов для выявления влияния
наследственности и внешней среды на развитие болезней. Основа
данного метода — различия между однояйцевыми и разнояйцевыми
близнецами, обусловленные разными факторами.
3. Цитогенетический метод. Основой данного метода является
исследование структуры хромосом у здоровых и больных людей.
4. Биохимический метод. При помощи этого метода ученые исследуют
особенности обмена веществ человека (множество наследственных
заболеваний непосредственно связаны с нарушением обмена веществ).
5. Иммуногенетический метод. Данный метод позволяет ставить диагноз
при врожденных иммунодефицитных патологиях.
6. Метод дерматоглифики – изучение папиллярных узоров ладоней и
стоп. Дерматоглифические узоры остаются неизменными на
протяжении всей жизни человека. Дерматоглифический анализ
используется для диагностики некоторых геномных и хромосомных
мутаций.
Профилактика наследственных болезней
Наиболее эффективным и распространенным методом профилактики
наследственных болезней является медико-генетическое консультирование,
которое позволяет предупредить появление в семье больного ребенка.
Прежде всего это касается тяжелых пороков развития и наследственных
болезней. Наследственные заболевания – трагедия не только для больного, но
и для всей его семьи. Ранняя постановка диагноза при наследственной
патологии поможет не только подготовиться к болезни морально, но и
определить возможные методы лечения.
Литература
64
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
8. Тема занятия: Хромосомные болезни.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
65
Тезисы лекции: Хромосомными болезнями (хромосомными синдромами)
называются комплексы множественных врожденных пороков развития,
вызываемых числовыми (геномные мутации) или структурными
(хромосомные аберрации) изменениями хромосом, видимыми в световой
микроскоп. Хромосомные аберрации и изменения количества хромосом, как
и генные мутации, могут возникать на разных этапах развития организма.
Если они возникают в гаметах родителей, то аномалия будет наблюдаться во
всех клетках развивающегося организма (полный мутант). Если аномалия
возникает в процессе эмбрионального развития при дроблении зиготы,
кариотип плода будет мозаичным. Мозаичные организмы могут содержать
несколько (2, 3, 4 и более) клеточных клонов с различными кари-отипами.
Это явление может сопровождаться мозаицизмом во всех либо в отдельных
органах и системах. При незначительном количестве аномальных клеток
фенотипические проявления могут не обнаруживаться. Этиологическими
факторами хромосомной патологии являются все виды хромосомных
мутаций (хромосомные аберрации) и некоторые геномные мутации
(изменения числа хромосом). У человека встречаются только 3 типа
геномных мутаций: тетра-плоидия, триплоидия и анеуплоидия. Из всех
вариантов анеу-плоидий встречаются только трисомии по аутосомам,
полисо-мии по половым хромосомам (три-, тетра- и пентасомии), а из
моносомий - только моносомия X. У человека обнаружены все типы
хромосомных мутаций: де-леции, дупликации, инверсии и транслокации.
Делеция (нехватка участка) в одной из гомологичных хромосом означает
частичную моносомию по этому участку, а дупликация (удвоение участка) частичную трисомию.
Если транслокация (перенос части хромосомы с одной на другую)
является реципрокной (взаимной) без потери участков вовлеченных в нее
хромосом, то она называется сбалансированной. Она, как и инверсия
(поворот участка хромосомы на 180°), не проявляется у носителя
фенотипически, так как при этом сохраняется баланс генов. Однако в
процессе кросинговера у носителей сбалансированных транслокаций и
инверсий могут образовываться несбалансированные гаметы, то есть гаметы
с частичной дисомией, или с частичной нулисомией, или с обеими
аномалиями в разных участках. В норме каждая гамета моносомна
(гаплоидный набор хромосом). При потере двумя акро-центрическими
хромосомами коротких плеч и соединении их центромерами может
образовываться одна метацентрическая хромосома. Такие транслокации
называются робертсоновскими. При концевых делециях обоих плеч
хромосомы (делеции тело-меров) образуется кольцевая хромосома. У
индивида, унаследовавшего такие измененные хромосомы от одного из
родителей, будет частичная моносомия по одному или двум концевым
участкам хромосомы. Иногда может происходить поперечный, а не
продольный, как обычно, разрыв хроматид в области центромер. В этом
случае образуются изохромосомы, представляющие собой зеркальное
66
отображение двух одинаковых плеч (длинных или коротких). Наличие у
индивида изохромосом проявляется фенотипически, так как имеют место
одновременно и частичная моносомия (по отсутствующему плечу), и
частичная трисомия. Хромосомные болезни у новорожденных детей
встречаются с частотой примерно 2,4 случая на 1000 родившихся.
Большинство хромосомных аномалий (полиплоидии, гаплоидии, трисомии
по крупным хромосомам, моносомий) несовместимы с жизнью - эмбрионы и
плоды элиминируются из организма матери в основном в ранние сроки
беременности. Хромосомные аномалии возникают и в соматических клетках
с частотой около 2%. В норме такие клетки элиминируются иммунной
системой, если они проявляют себя чужеродно. Однако в некоторых случаях
(активация онкогенов) хромосомные аномалии могут быть причиной
злокачественного роста. Например, транслокация между 9-й и 22-й
хромосомами вызывает миелолейкоз.
Патогенез хромосомных болезней еще не ясен. Специфические эффекты
связаны с изменением числа структурных генов, кодирующих синтез
специфических белков (увеличение при три-сомиях и уменьшение при
моносомиях). Полуспецифические эффекты при хромосомных болезнях
могут быть обусловлены изменением числа генов, представленных и в норме
многочисленными копиями (гены тРНК, рРНК, гистоновых и рибосом-ных
белков и т. п.). Неспецифические эффекты хромосомных аномалий
связывают с содержанием гетерохроматина, играющего важную роль в
делении клеток, их росте и других физиологических процессах.
Общим для всех форм хромосомных болезней является множественность
поражения. Это черепно-лицевые поражения, врожденные пороки развития
систем органов, замедленные внутриутробные и постнатальные рост и
развитие, отставание в психическом развитии, нарушения функций нервной,
иммунной и эндокринной систем.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
67
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
9. Тема занятия: Медико – генетическая консультация
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Форма медицинской помощи населению, направленной на
снижение частоты наследственных болезней; этим же термином обозначают
учреждение, где эта помощь оказывается. Обычно медико-генетическая
консультация организуют при научно-исследовательских ин-тах, кафедрах
медвузов,
больницах,
поликлиниках.
Организация
в
системе
здравоохранения обусловлена потребностью населения в своевременной
гене-тич. помощи. Возможность предупреждения и лечения наследственных
болезней определяется уровнем наших знаний о характере биохимия.,
физиология и морфология изменений, возникающих при том или ином
68
заболевании, и степенью разработки необходимых для этих целей хирургии.,
терапевтич. и сан.-гиг. методов. Поэтому еще бытующее среди населения
представление о неотвратимости наследственного заболевания далеко от
истины. Наследственное заболевание является чаще всего результатом
случая, когда оба практически здоровых родителя несут в скрытом состоянии
один и тот же дефект генетич. материала, о к-ром они не знают. Случайно и
то, что оба генетич. нарушения объединились в оплодотворенной яйцеклетке
(зиготе), из к-рой развивается организм ребенка. Вероятность встречи двух
носителей одинакового генетич. нарушения крайне низка. Но если вее же эта
встреча произошла, а об этом обычно узнают при рождении ребенка с
наследственно обусловленным заболеванием, то степень риска такого
заболевания для последующих детей может быть определена, а
следовательно, предоставляется возможность в дальнейшем избежать
рождения больных детей. Кроме этого, мед. генетика в настоящее время
располагает методами пренатальной (внутриутробной) диагностики ок. 70
наследственных заболеваний, что дает возможность задолго до родов
предупредить родителей, что ожидаемый ребенок болен, и убедить их в
целесообразности прерывания этой беременности. Так же далеко от истины
представление о неизлечимости наследственных болезней. Уже сейчас
медицина располагает методами лечения ок. 40 наследственных заболеваний,
и их число непрерывно увеличивается. Эффективность работы многом
зависит от постановки точного диагноза. Схожесть заболевания с
существующими наследственными болезнями совсем не означает, что
имеющееся у ребенка заболевание имеет наследственную природу. Глухота,
напр., может быть наследственной природы, но может быть и результатом
перенесенного беременной женщиной такого заболевания, как краснуха.
Развивающийся зародыш очень чувствителен к возбудителям инф. болезней,
некоторым лекарствам, рентгеновскому и другим видам проникающего
излучения, различным химии соединениям, воздействию которых
подвергается организм матери в течение беременности. Представление, что
организм матери полностью защищает плод, ошибочно, и поэтому
врожденное заболевание не обязательно будет заболеванием наследственной
природы. Даже такой факт, как распространенность одного и того же
заболевания среди членов одной семьи, который обычно с определенной
вероятностью позволяет предполагать наследственную природу болезни, не
всегда
оказывается
достаточным
для утверждения, что данное
заболевание наследственно. Причиной нескольких заболеваний в семье
может быть какой-то фактор, действию которого подвергаются члены этой
семьи. Если к сказанному добавить, что одно и то же заболевание у разных
людей может иметь разное проявление, то становится ясным, что ответ на
вопрос, наследственно или нет данное заболевание у ребенка, возможен
после скрупулезной работы. Врачу-генетику постоянно приходится
пользоваться целым рядом самых разнообразных методов обследования —
клиническим, биохимическим, цитогенетическим и др. Существенную
помощь в работе врача оказывает генеалогия, метод или как его называют,
69
метод анализа родословных. Но обращающиеся в М.г. к. люди часто не могут
предоставить в распоряжение врача достоверную информацию о своих
родственниках, состоянии их здоровья, причинах смерти или, хуже того,
сознательно искажают имеющиеся в их распоряжении сведения, преследуя
цель переложить вину за болезнь ребенка на родственников другой линии
или
скрыть
истинное
отцовство.
Смысл
медико-генетического
консультирования сводится к определению степени вероятности
возникновения
наследственного
заболевания.
Однако
этим
не
ограничивается работа врача М.-г. к. Правильное разъяснение случившегося,
информация о возможностях современной медицины в области диагностики
наследственных заболеваний и их лечения — вот тот неполный круг
вопросов, затрагиваемых врачом-генетиком в процессе консультирования,
для того чтобы подготовить родителей к принятию правильного решения
основного вопроса, стоящего перед ними: иметь или не иметь ребенка.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
70
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
10. Тема занятия: Лабораторные методы исследования наследственных
болезней.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Исследование наследственных и врожденных заболеваний у
человека сопряжено со многими трудностями, среди которых можно
выделить следующие: 1) в отличие от исследователя-экспериментатора,
клиницист-генетик не может проводить экспериментальных скрещиваний и
проследить наследование признака в ряду поколений; 2) оценка полученных
данных ограничивается продолжительностью жизни исследователя; 3)
современные семьи имеют малое число детей, что затрудняет изучение
направлений сегрегации того или иного наследственного признака. В связи с
этим клиницисту приходится анализировать то, что накапливается в
существующих человеческих популяциях, - признаки, болезни, пороки
развития, аномалии органов и систем, тканевые дисплазии и т.д.. В медикогенетической практике используются специфические генетические методы,
которые позволяют установить наследственный характер заболевания, типы
наследования мутантного гена, выявить гетерозиготное носительство
патологического гена, определить риск повторения генетически
обусловленного заболевания у потомства и родственников больного.
Среди множества генетических методов классическими, используемыми в
медико-генетической практике, являются три основных метода: 1) клиникогенеалогический, 2) математико-статистический, 3) кариологический. В
современной
практике
они
дополнены
высокотехнологичными
биохимическими методами, методами иммунологического анализа,
молекулярно-генетическими и молекулярно-цитогенетическими методами, в
то же время реже используются ранее широко применявшиеся методы, такие
как близнецовый, дерматоглифики и др. Для диагностики наследственных
болезней, наряду со специфическими генетическими методами, могут
использоваться по показаниям многие клинические и так называемые
параклинические методы (морфологическое исследование биоптатов мышц,
электрофизиологические, ультразвуковые, рентгенологические и многие
71
другие информативные методы). Хотя они не являются собственно
генетическими методами, они крайне необходимы и находят широкое
применение в генетической практике. При распознавании наследственных
болезней основным методом диагностики в первую очередь является
клинико-генеалогический метод, который широко используется в
клинической генетике, практически при диагностике любых врожденных и
наследственных заболеваний, а остальные - по показаниям, при подозрении
на ту или иную наследственную форму патологии. Он основан на анализе
характера передачи различных признаков и заболеваний в отдельной семье с
указанием родственных связей между членами семьи. Основной задачей
генеалогического метода является изучение характера распределения
наследственных признаков в семье. Это достигается путем составления
родословных, на основе которых решается вопрос о частоте той или иной
патологии, особенностях ее передачи. После составления родословной
проводится генеалогический анализ, основная задача которого - установить
ход
наследственной
передачи
заболевания.
При
проведении
индивидуального анализа необходимо учитывать наличие комбинации
признаков, наиболее характерных для различных типов наследования.
Несмотря на постоянно расширяющийся спектр специальных методов
диагностики наследственных заболеваний (цитогенетический, молекулярноцитогенетический, молекулярно-генетический методы и др.), внедренных в
медицинскую практику, на первом этапе диагностической процедуры - сборе
информации о признаках - особую важность приобретает развитие и
углубление клинического метода (последовательность клинического
осмотра, качественные и количественные характеристики признаков, сроки
их появления и т.д.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
72
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
11. Тема занятия: Основные принципы лечения наследственных болезней.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Лечение наследственных заболеваний очень трудно,
длительно и, надо честно сказать, зачастую малоэффективно. Известны три
основных направления терапии: прямая попытка «исправления» измененного
гена, воздействие на основные механизмы развития заболевания и, наконец,
лечение отдельных симптомов, которые имеются у больного. «Исправление»
дефектов генов, возможно только с помощью методов генной инженерии,
под которой понимают встраивание в геном клетки нормальных,
недефектных генов, осуществляющих ту же самую функцию. Изначально
генотерапия была разработана для лечения и профилактики моногенных
наследственных заболеваний. Однако за последние годы акцент сместился в
сторону более распространенных болезней — рака, сердечно-сосудистой
патологии, СПИДа (синдрома приобретенного иммунодефицита) и др. При
ряде наследственных заболеваний разработаны разнообразные лечебные
диеты, позволяющие с помощью исключения или ограничения определенных
веществ в рационе добиться нормального психического, физического
развития детей и предупреждения прогресспрования обменных нарушений.
73
Так, разработана специальная диетотерапия при фенилкетонурии и других
наследственных заболеваниях обмена аминокислот, галактоземии,
фруктоземии (непереносимость углевода фруктозы). Учитывая, что действие
патологических генов осуществляется постоянно, лечение таких больных
должно быть длительным, иногда в течение всей жизни. Такое лечение
требует постоянного биохимического контроля и врачебного наблюдения.
При некоторых наследственных заболеваниях проводится «чистка»
организма путем назначения специальных препаратов, выводящих вредные
продукты обмена, а также проведения очищения крови (гемосорбции),
плазмы (плазмофорез), лимфы (лимфосорбция) и др. Несмотря на
достигнутые успехи при лечении наследственных заболеваний, основное и
решающее значение в борьбе с этой патологией принадлежит, конечно,
профилактике. Она осуществляется в двух направлениях: предупреждение
возникновения новых мутаций и профилактика рождения больных детей в
семьях, где есть наследственные заболевания. Предотвращение вновь
возникших мутаций пока затруднено. Для профилактики унаследованных
мутаций существуют действенные подходы. Наибольшее значение имеет
медико-генетическое консультирование и пренатальная (дородовая)
диагностика. Не менее важной является профилактика болезней с
наследственным предрасположением (сердечно-сосудистые, нервные,
психические заболевания, врожденные пороки развития, аллергические
заболевания, лекарственная устойчивость или повышенная чувствительность
к лекарственным и пищевым воздействиям и т. п.).
Для раннего выявления больных и лиц, предрасположенных к
наследственным заболеваниям, большое значение придается учету
генетических факторов. Если в семье установлен диагноз наследственной
патологии, то остальным членам семьи желательно пройти специальное
обследование. Это позволит выявить среди видимо «здоровых»
родственников больного лиц с предрасположенностью к этому же
заболеванию и своевременно приступить к предупреждению развития
патологии. В настоящее время ученые во всем мире изучают гены
предрасположенности к различным хроническим заболеваниям. Это
позволит с раннего возраста формировать группы риска по той или иной
патологии и проводить в них целенаправленную режимную, диетическую и
медикаментозную профилактику. Важным методом профилактики
наследственных заболеваний может стать введение генетического паспорта,
работы по созданию которого уже начались. Они получили финансовую
поддержку в некоторых штатах США, в Финляндии. Большие средства на
генетическое тестирование всего населения выделены правительством
Эстонии. Генетический паспорт — это набор сведений, касающихся
аллельного состояния группы генов и/или маркерных локусов у
определенного индивидуума. Каждая семья должна знать свои «слабые
места». Составив и проанализировав родословную, можно выявить лиц,
74
предрасположенных к развитию определенных заболеваний. Далее,
используя методы молекулярной генетики, можно провести обследование на
наличие или отсутствие у них генов предрасположенности к заболеванию,
которым болеют его родственники. Уже говорилось о том, что в настоящее
время открыты гены предрасположенности к аллергии, атеросклерозу,
сахарному диабету, инфаркту миокарда, гипертонии, бронхиальной астме,
некоторым гинекологическим, онкологическим и другим заболеваниям. При
необходимости можно оценить состояние иммунитета, а также носительство
измененных генов, приводящих к развитию моногенных наследственных
заболеваний. Эти исследования должны проводиться только при
добровольном согласии индивидуума на проведение тестирования и
обязательном соблюдении полной конфиденциальности полученных
результатов. При согласовании с обследованным полученные результаты
могут быть переданы его семейному врачу, который должен заниматься
профилактикой
развития
заболевания.
Допустим,
в
семье
консультирующегося
родственники
страдают
тяжелой
формой
атеросклероза, а результаты специального обследования установили, что он
получил от своих родителей гены предрасположенности к этому
заболеванию. Зная это, необходимо совместно с семейным врачом наладить
здоровый образ жизни: диету с уменьшенным количеством животных жиров,
занятия физкультурой, длительное пребывание на воздухе, контроль за
уровнем кровяного давления и холестерина в крови и т. п. Все эти
мероприятия помогут приостановить, а возможно, и предотвратить развитие
атеросклероза. Кроме того, в зависимости от выявленного, по данным
обследования, набора генов врач сможет подобрать каждому больному
индивидуальную терапию. И это не фантастика! Это то, что возможно уже
сейчас во многих развитых странах мира. Другой пример. Человек хочет
выбрать профессию, при которой у него будет вероятность соприкосновения
с определенными токсическими соединениями. В какой степени он устойчив
к болезням, индуцируемым этими веществами? Для ответа на эти вопросы
необходимо провести тестирование генов, кодирующих ферменты системы
детоксикации. В том случае, если обследуемый окажется носителем аллелей,
снижающих активность этой системы, работа с вредными веществами ему
категорически противопоказана. Человеку не следует заниматься спортом,
если он является носителем аллелей, предрасполагающих к раннему
инфаркту миокарда. Парадокс заключается в том, что до определенного
времени такие люди способны выдерживать повышенные физические
нагрузки и показывают наилучшие результаты в спорте. Вот еще один
пример. Предположим, человек отправляется на войну или другое опасное
для жизни мероприятие и его волнует, чтобы в случае смерти его останки
были надежно идентифицированы. В подобной ситуации генетический
паспорт также необходим. При этом важно провести индивидуальное
тестирование ряда высокоизменчивых маркерных локусов с учетом
национальности индивидума, так как уровень их изменчивости в разных
этнических группах может быть различен. Подобных примеров можно
75
приводить еще очень много. Большие достижения в медико-генетическом
консультировании связаны с внедрением методов пренатальной диагностики.
Стало возможным не только рекомендовать ограничение рождений в семьях,
но и прерывать беременность в случаях обнаружения у плода
соответствующей
патологии.
Пренатальная
диагностика
имеет
исключительно
важное
значение
при
медико-генетическом
консультировании, позволяя прогнозировать исход беременности в семьях с
той или иной патологией. С помощью пренатальной диагностики можно
выявить многие пороки развития плода и около 500 наследственных
заболеваний обмена веществ. Общепринятыми показаниями для дородовой
диагностики являются:
• точное установление наследственного заболевания в семье;
• гетерозиготное носительство измененного гена у обоих родителей при аутосомно-рецессивпых заболеваниях, или только у матери, или у кого-либо из
родителей
при
Х-сцепленных
заболеваниях;
• возраст матери старше 35 лет (из-за увеличения частоты хромосомных
аномалий в гаметах таких женщин).
Основные методы пренатальной диагностики
Амниоцентез — получение околоплодной (амниотической) жидкости.
Проводится на сроке 16-20 недель беременности путем пункции передней
брюшной стенки.
Хорионбиопсия — получение ткани хориона (ворсинок хориальной оболочки
плода). Осуществляется в сроки 7-9 недель беременности путем пункции
передней брюшной стенки или доступом через шейку матки. Плацентоцентез
— получение ворсин плаценты. Проводится в любые сроки беременности (II
и III триместры) с помощью прокола передней брюшной стенки. Кордоцентез
— получение крови плода путем пункции пуповины. Процедуру
осуществляют на сроках 23-25 недель беременности. Считается, что эта
самая надежная процедура для эффективного исключения наследственной
патологии. Все инвазивные методы проводятся под контролем
ультразвукового исследования плода, без которого ни одна инвазивная
процедура не может быть осуществлена. Большинство из перечисленных
методов обладают низким риском осложнений течения беременности.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
76
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
Тема занятия: Основы популяционной генетики. Закон Харди
Вайнберга.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
12.
Тезисы лекции: В медицинской генетике существует специальный раздел,
изучающий распространенность наследственной патологии в зависимости от
демографической, этнической и других особенностей популяции, а также
различий факторов внешней среды. Этот раздел называется популяционной
генетикой или популяционной геногеографией наследственных болезней.
77
Необходимость выделения популяционного метода связана с тем, что
распространенность наследственных заболеваний далеко не одинакова по
разным регионам мира или даже отдельной страны или территории.
Например, распространенность хромосомных аномалий колеблется от 5 до 8
на 1000 новорожденных, но наибольшее распространение имеет болезнь
Дауна - в разных популяциях варьирует от 5 до 25 на 1000 новорожденных.
Аналогичная особенность свойственна и моногенным заболеваниям: частота
фенилкетонурии в России 1:7900 новорожденных, в Австрии - 1 :12 000, в
Финляндии - 1:43 000, в Японии 1:100 000. Таким образом, существует
широкая
дифференциация
народов
и
этнических
групп
по
распространенности наследственных заболеваний. Широкие вариации
касаются аутосомно-доминантных, аутосомио-рецессивных и Хсцепленных наследственных болезней, а также большой группы
мультифакториальных заболеваний. Наряду с высокой дифференциацией
отдельных болезней по странам, ряд болезней встречаются примерно с
одинаковой частотой - тапеторетинальная абиотрофия, ихтиоз, гемофилия,
миопатия Дюшенна и др., что указывает на наличие равновесия между
давлением мутаций и отбором в крупных популяциях. Популяционная
генетика не только констатирует разные частоты заболеваний в тех или
иных регионах, но и пытается понять причины их неодинакового
распределения, выяснить закономерности, влияющие на частоту и
генетическое разнообразие наследственных заболеваний в разных по
структуре популяциях.
Накоплен большой опыт подобных исследований, который свидетельствует
о том, что на распространенность влияют генетическое разнообразие (частота
генотипов, частота аллелей и др.) и частота болезней при передаче
поколениям могут изменяться под влиянием многих генетических факторов
(типа семейных браков, размера популяции, миграции населения, типов
мутаций, степени отбора и др.).
Популяционно - статистические методы дают возможность установить:
частоту
генов
и
генотипов
в
популяциях;
- степень гетерозиготности и клинико-генетического полиморфизма;
изменение
частоты
генов
под
влиянием
отбора;
- степень влияния факторов популяционной динамики на частоту генов и
клинических
фенотипов;
- степень экспрессии генов под влиянием средовых факторов;
- степень межпопуляционного генетического разнообразия различных
популяций;
- тип наследственной передачи заболевания в исследуемых популяциях.
Соотношение генотипов в ряду поколений отражает закон Харди-Вайнберга,
установленный в 1908 г. английским математиком Г.Х. Харди и немецким
врачом В. Вайнбергом. Согласно этому закону в ряду поколений сохраняется
равновесие генных частот и частот генотипов, если никакие особые факторы
78
не нарушают это равновесие. При изменении любого из условий равновесия
соотношение численности обоих генов нарушается. К этим условиям
относятся кровнородственные браки, уровень миграционных процессов,
ограничение скрещивания, мутации, степень изолированности популяции,
отбор и др. Равновесие по Харди-Вайнбергу выражается формулой:
P
=
p2+2pq
+
q2,
где Р - равновесие, р - частота генотипа р, q - частота генотипа q. По формуле
Харди-Вайнберга частоты, с которыми встречается доминантный ген А и его
рецессивный аллель а, обозначаются буквами р и q и выражается в долях
единицы, а сумма их р + q = 1. Соотношение генотипов АА, Аа и аа в
диаллельной популяции выражается формулой (р + q) 2 = p2+ 2pq + q2.
Taким образом, генотип АА встречается с частотой р2, частота генотипа Аа
(гетерозиготы) будет равна 2pq, а частота генотипа аа - q2. Зная частоту
рецессивного мутантного гена, можно определить частоту гетерозиготных
носителей данного заболевания. Если суммировать частоты генотипов во
втором поколении, то частоты остались такими же, как и у их родителей: АА
- (р2), Аа - (2pq) и aa - (q2). Например, нам необходимо рассчитать частоту
гетерозигот (q) no фенилкетонурии (ФКУ) в детской популяции России. Нам
известно, что частота ФКУ в России в среднем 1:10 000, т.е. q2 = 0,0001,
следовательно после извлечения корня квадратного, q =0,01. По закону
Харди-Вайнберга
p+q=l,
отсюда
p=l-q
=
1-0,01=0,99,
тогда
2pq=2x0,99x0,01=0,0198,
примерно
0,02.
Следовательно,
частота
гетерозиготного носительства ФКУ в России составляет 2 %, или 1 случай на
50 детей. На практике малыми величинами (р-1) часто пренебрегают, и тогда
считают, что р=1, a 2pq принимают равной 2q. Если величины поставить в
уравнение 2pq, то получается: 2x1x0,01=0,02, т.е. величина получается та же,
что и рассчитанная при использовании малых (десятых долей) величин. Этот
закон
исходит
из
следующих
положений:
1) формирование родительских пар и соединение гамет носят случайный
характер,
2) генотипический состав определяется случайным сочетанием всех гамет,
3) весь фонд яйцеклеток содержит Р гамет, несущих аллель А и q гамет,
несущих аллель а (это относится и к сперматозоидам), т.е. частоты генотипов
среди потомства равны квадрату частот генов среди гамет.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
79
5.Введение
в
молекулярную
М.Медицина, 2004 г.
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
13. Тема занятия: Генетический полиморфизм.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Генетический полиморфизм, сосуществование в пределах
популяции двух или нескольких различных наследственных форм,
находящихся в динамическом равновесии в течение нескольких и даже
многих поколений. Чаще всего Г. п. обусловливается либо варьирующими
давлениями и векторами (направленностью) отбора в различных условиях
(например, в разные сезоны), либо повышенной относительной
жизнеспособностью гетерозигот. Один из видов Г. п. — сбалансированный Г.
п. — характеризуется постоянным оптимальным соотношением
80
полиморфных форм, отклонение от которого оказывается неблагоприятным
для вида, и автоматически регулируется (устанавливается оптимальное
соотношение форм). В состоянии сбалансированного Г. п. у человека и
животных находится большинство генов. Различают несколько форм Г. п.,
анализ которых позволяет определять действие отбора в природных
популяциях. Под полиморфизмом понимают сосуществование в пределах
одной популяции в течение достаточно длительного времени двух или более
генетически определенных форм, при этом частота наиболее редкой из них
не объясняется спонтанным мутационным процессом. К поддержанию
устойчивого полиморфизма в популяции могут приводить разные формы
отбора. Одна из них - отбор в пользу гетерозигот, рассмотренный выше.
Другае механизмы поддержания полиморфизма- это изменения направления
отбора на разных стадиях жизненного цикла; отбор, зависящий от частоты;
гетерогенность среды обитания и межпопуляционная миграция. Н.В.
Тимофеевым-Ресовским исследован полиморфизм по окраске yадкрылий у
божьей коровки, связанный с изменениями приспособленности особей
влетнее изимнее время. Исследования полиморфизма белков в популяциях
человека показали, что не менее 30% локусов можно отнести к
полиморфным системам. Генетическая гетерогенность популяций человека
беспредельно велика, она приводит к тому, что каждый человек генетически
уникален. Одинаковых по генотипу людей не было на протяжении всей
истории человечества.
Генетический полиморфизм других (например,
структурных) белков. На основании данных о высокой частоте
полиморфизма ферментов первоначально был сделан вывод о том, что
большинство генов высоко полиморфно. Однако работы последних лет
заставили усомниться в их правильности. В этих работах в основном
использовался метод двумерного электрофореза. В ней исследовали общую
фракцию культуры фибробластов, фибробласты, фракционированные на
осадок (белки, связанные с клеточными структурами) и супернатант
(растворимые белки), а также растворимые белки клеток корней волос. Число
качественно различающихся вариантов оказалось весьма низким. Уровень
хорошо выявляемой количественной изменчивости был гораздо выше.
Предыдущие работы, проведенные на мышах, показали, что такая
количественная изменчивость также имеет генетическую основу. Кроме того,
уровень как качественной, так и количественной изменчивости оказался
выше у растворимых белков супернатанта. Отсутствие изменчивости в
настоящее время показано не только для фибробластов, но и для других
тканей человека, например мозга или лимфоцитов. Для объяснения этого
факта было высказано вполне реальное предположение, что в результате
взаимодействия структурных белков со многими другими белками на число
мутаций, ведущих к допустимым конформационным изменениям,
накладываются жесткие ограничения. В пользу этой гипотезы говорит также
более высокий уровень изменчивости растворимых белков по сравнению с
белками, связанными с клеточными структурами. Более высокий уровень
количественной изменчивости по сравнению с качественной, возможно,
81
свидетельствует
о более высокой толерантности к мутациям
нетранскрибируемой ДНК, поскольку считается, что такие мутации
оказывают влияние на скорость синтеза белка. У лимфоцитов,
стимулированных фитогемагглютинином, среди 200 различных пятен белков
было найдено 3 полиморфных варианта, что подтверждено популяционными
и семейными исследованиями. Все 3 варианта обнаружены в растворимой
фракции. Возможно, что уровень полиморфизма лимфоцитов несколько
выше, чем у фибробластов. На основании как этих работ, так и большого
количества исследований других видов (мыши, дрозофилы) был сделан
вывод, что полиморфизм встречается реже у структурных белков по
сравнению с растворимыми белками крови. Однако следует избегать
поспешных
обобщений,
поскольку
в
недавнем
исследовании
тромбоцитарных белков у человека, основной целью которого было
обнаружение новых белковых вариантов, показан более высокий уровень
генетической изменчивости. Уровень изменчивости, выявленный в этой
работе, сравним с изменчивостью, показанной для растворимых белков
плазмы и эритроцитов. Полиморфизм ДНК. Для экспрессируемых продуктов
генов, таких, как группы крови, белки тканей и крови, характерен высокий
уровень полиморфизма, однако генетическая изменчивость, наблюдаемая на
уровне ДНК, существенно выше. Поскольку значительная часть генома,
вероятно, не принимает прямого участия в регуляции или кодировании
продуктов генов, мутации в этих нерегуляторных и некодирующих участках
ДНК не имеют фенотипического выражения и являются селективно
нейтральными. Определение последовательностей нуклеотидов у различных
индивидов и использование рестрикционных ферментов для картирования
генома человека выявило необыкновенно высокую изменчивость на уровне
ДНК. Семейный анализ показал, что варианты ДНК наследуются в
соответствии с законами Менделя. Таким образом, теперь в распоряжении
исследователей находится совершенно новый набор генетических маркеров.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
82
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
14. Тема занятия: Популяционно – генетические исследования.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Популяционно-генетические исследования включают три
этапа: 1) выбор популяции для исследования на основе демографической
характеристики, 2) составления программы и типов регистрации собираемого
материала, 3) выбор адекватного статистического метода для анализа
полученного материала. Проведение популяционных исследований
предполагает знание многих демографических характеристик изучаемого
региона: - численность популяции; - уровень рождаемости и смертности; возрастной структуры населения; - национальный состав; - географические
условия региона; - климатические характеристики проживания популяции; религиозные убеждения и др.
Литература
Основная:
83
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М: Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
15. Тема занятия: Геногеография наследственных болезней.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: В настоящее время накапливается информация о грузе
наследственной патологии среди населения, основания на результатах
генетико-эпидемиологических исследований и анализе медицинских данных
84
лечебно-диагностических учреждений. Приведем некоторые литературные
данные, обобщающие эту информацию. Среди лиц до 21 года у 10,6%
выявляются врожденные дефекты. Часто такие дети и подростки рано
умирают, другие нуждаются в специальной медицинской помощи и требуют
больших затрат на их содержание и социальную реабилитацию. Ежегодно в
мире рождаются 5 млн. детей с тяжелыми врожденными дефектами развития.
Однако следует иметь в виду, что некоторые наследственные аномалии
развития впервые проявляются в среднем, зрелом и даже пожилом возрасте.
В основе моногенных (менделирующих) болезней лежат мутации отдельных
генов (доминантные и рецессивные). Изменение структуры и числа хромосом
приводят к хромосомным болезням. Однако во многих случаях врожденные
дефекты человека возникают в результате одновременного появления
комплекса разных мутаций. Это – уже упоминавшиеся мультифакториальные
заболевания (МФЗ), или полигенные болезни. Мультифакториальным
(полигенным) наследованием обусловлены многие врожденные пороки
развития. К МФЗ относятся и такие широко распространенные заболевания,
как сахарный диабет, гипертоническая болезнь, коронарная болезнь,
бронхиальная астма и др. Они являются результатом сложного
взаимодействия множества генетических и средовых факторов.
Предполагается, что достаточно малое число главных генов может
определять основной вклад в генетическую этиологию МФЗ. Совокупность
всех других генов, против которых действуют главные гены, образует
«генетический фон».Хорошо известно, что генетический фон может
модифицировать экспрессию главных генов. Такая «игра природы и судьбы»,
взаимодействие и взаимообусловленность генетической конституции и
окружающего мира становятся предметом пристального внимания
исследователей. Понять правила этой игры – одна из важнейших задач
экологической генетики. Ю.П.Алтухов, обобщая литературные данные за 30
лет, заключает, что в европейском населении 15% человеческих эмбрионов
погибают на ранних стадиях развития (спонтанные аборты), 3% составляют
мертворожденные, 2% приходится на неонатальную смертность, 3% - на
смертность до наступления репродуктивного возраста, 20% лиц не вступают
в брак, 10% браков бесплодны. Таким образом, не менее 50% первичного
генофонда не воспроизводится в следующем поколении. Генетическая
компонента для всех этих явлений различна, но в среднем составляет 20-30%.
Следует отметить, что генетическое консультирование (одна из основных
форм профилактики наследственных болезней, наряду с дородовой
диагностикой и биохимическим скринингом новорожденных), каким бы
квалифицированным оно не было, не в состоянии устранить груз, а только
перераспределяет его.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
85
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
16. Тема занятия: Основы экогенетики.
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Экогенетика человека - это наука, которая изучает
различные генетически обусловленные реакции людей на определённые
агенты среды. В её задачи входит объяснение различной чувствительности
отдельных людей к действию потенциально опасных внешних агентов и
86
изучение индивидуальных особенностей адаптации к окружающей среде.
Среда обитания человека постоянно менялась на протяжении сотен тысяч
лет. К её изменениям человек приспосабливался как биологический вид с
широкой нормой реакции. При этом постепенно менялся генотип, т.к. при
разных условиях среды в популяциях людей сохранялись нужные и
отсеивались ненужные комбинации аллелей. Для современного периода
существования человечества характерно, во-первых, появление в среде его
обитания многих новых факторов, с которыми человек ранее не сталкивался
(например, 60 тыс. новых химических веществ), и, во-вторых, очень быстрый
темп изменения среды. Генотипы отдельных особей популяции и её
генофонд в целом не успевают адекватно реагировать на изменения среды.
Это приводит к тому, что в изменённых экологических условиях
появляются наследственные болезни нового класса – экогенетические
болезни. Они возникают у части населения популяции, имеющей
«молчащий» до этого аллель, который проявляет патологическое действие
при воздействии конкретного фактора среды, для данного организма нового.
Этими факторами могут быть климатические факторы, производственные,
бытовые, пищевые, лекарственные препараты. Примером экогенетической
болезни является обструктивная болезнь лёгких (когда развивается закупорка
дыхательных путей), возникающая у людей, имеющих в гомозиготном
состоянии рецессивный мутантный ген, контролирующий синтез α1ингибитора протеаз, при воздействии производственного фактора
(запылённость воздуха производственной пылью) или бытового 30 %
больных раком лёгких имеют высокий уровень фермента, который
гидроксилирует полициклические углеводороды в активные эпоксиды, а они,
в свою очередь, являются активными канцерогенами. Факторы среды,
которые опасны для людей, гомозиготных по доминантному гену,
контролирующему синтез большого количества этого фермента, являются
производственные факторы (химическая промышленность, где возможны
контакты с углеводородами) и бытовые (курение – сигаретный дым содержит
полициклические
углеводороды).
Таким
образом,
патологические
проявления аллелей под влиянием факторов среды называются
экогенетическими болезнями. Экогенетические патологические реакции
могут быть обусловлены редкими мутантными аллелями. Причиной
разнообразия ответных реакций на воздействие одного и того же фактора
среды может быть и полиморфизм – присутствие в генофонде популяции 2-х
и более аллелей одного гена. Таких генов в человеческих популяциях около
10000, следовательно, число вариантов генотипов по этим генам может быть
210000, а отсюда и разнообразие вариантов антигенных, ферментных,
рецепторных и других молекулярно-биохимических систем человека. По
всей вероятности, чаще всего экогенетические реакции определяются
несколькими генами. Концепция экогенетики, впервые предложенная в 1971
г. Брюэром, возникла в результате развития фармакогенетики - этот термин
предложил немецкий генетик Ф. Фогель
для описания генетически
детерминированных патологических реакций на лекарства, обусловленные
87
недостаточностью соответствующих ферментов. Фармакогенетика - часть
экологической
генетики
человека,
которая
изучает
значении
наследственности в реакции организма на лекарства. Вариации ответных
реакций на введение лекарственных средств могут проявляться в виде
повышенной чувствительности к лекарственному препарату, толерантности
(отсутствие ответной реакции) к нему или парадоксальной реакции на него.
Примером подобных аномальных реакций на вводимый препарат может быть
реакция на дитилин у лиц с атипичной холинэстеразой - сывороточным
ферментом. В хирургии дитилин применяется для мышечной релаксации.
Этот препарат действует по типу яда кураре (остановка дыхания), но в норме
быстро разлагается сывороточной холинэстеразой. В случае ее атипичности
(при мутации в соответствующем гене) введение дитилина приводит к
остановке дыхания на 1 час. Больного можно спасти искусственной
вентиляцией
лёгких
в
течение
этого
времени.
Типичной парадоксальной реакцией на лекарства является гемолиз
эритроцитов у носителей мутации в гене глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы
при приёме сульфаниламидов и некоторых других препаратов (их известно
уже до 40 наименований). Спасти таких больных можно только срочным
гемодиализом или обменным переливанием крови.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
88
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
17. Тема занятия: Основы фармакогенетики
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория - презентация
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Тезисы лекции: Фармакогенетика изучает роль генетических факторов в
реакциях организма на лекарственные средства, а также значение
генетически обусловленных механизмов в наследственных отклонениях от
типичных фармакологических эффектов. Она объясняет необычные реакции
человека на лекарства (отсутствие эффекта, идиосинкразия) ненормальным
состоянием ферментов, которые осуществляют метаболизм лекарственного
препарата (энзимопатии). В настоящее время установлены генетический
механизм в развитии резистентности некоторых патологических
микроорганизмов к лекарственным средствам, насекомых к инсектицидам,
генетическая взаимосвязь между фармакологическими реакциями и
наследственностью у лабораторных животных, а также наследственная
передача у человека измененной реакции на препараты. Генетические
факторы играют существенную роль в механизмах, определяющих судьбу
большинства лекарств при введении их в организм. Некоторые
лекарственные средства (мутагены) способны вызывать внезапные
наследственные изменения организма, отдельных его свойств, черту
Мутации бывают: генные, хромосомные и геномные. Генные мутации - это
изменение порядка расположения или количества азотистых оснований в
гене (замена, вставка или выпадение пары оснований в молекуле ДНК). При
этом происходит мутация структурного гена, что приводит к изменению
структуры
специфического
белка.
Наступает
также
мутация
контролирующего
гена,
вследствие
чего
изменяется
степень
функционирования структурного гена и количество специфического белка
без нарушения его структуры. При хромосомных мутациях происходит
утрата, приобретение или изменение положения участка хромосом, при
89
геномных уменьшается или увеличивается число хромосом. Мутагены могут
изменять синтез специфических протеинов и таким образом нарушать
нормальное
течение
генетической
информации.
Различные
фармакологические вещества с мутагенными свойствами имеют свой
специфический механизм влияния на генетический материал. Один и тот же
мутаген может вызывать мутации на разных уровнях и в любой клетке
организма.
Молекулярные
механизмы
мутагенеза
зависят
от
фармакокинетики лекарственных препаратов (всасывания, распределения,
выведения, метаболизма), а также проницаемости клеточных мембран.
Мутагены могут не только прямо влиять на генетический материал (гены,
хромосомы, геномы), но и взаимодействовать с ферментными реакциями,
которые участвуют в передаче наследственной информации.
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
90
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
Контрольные вопросы: Устный опрос
18. Тема занятия: Рубежный контроль
Количество часов: 90 мин (100%)
Вид занятия: теория
Цель занятия: Дать представление о предмете и задачах молекулярной
биологии и медицинской генетики. Краткая история развития, роль
отечественных и зарубежных стран в развитии МБ и МГ, значение МБ и МГ
в системе подготовки врачей.
Контрольные вопросы:
1. Ответы на тестовые вопросы.
2. Решение ситуационных задач.
3. Заполнение карточек по теме.
4. Ответы на устные вопросы
Литература
Основная:
1.Мушкамбаров Н.Н. Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное
пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.
2.Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для
врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс, 2003.- 272 с.
3.Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.
4.Генетика. Учебник для ВУЗов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. –
М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.– 638с.: ил.
5.Введение
в
молекулярную
медицину./Под.ред.
М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004 г.
Дополнительная:
1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер.
с англ.- М., Мир, 1994.- 520 с.
2. Казымбет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов
медицинских вузов. – Астана, 2006, 2007.
3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У.,
Алматы, 2004
4. Введение в молекулярную медицину./Под.ред. М.А.Пальцева,
М.Медицина, 2004
5. Общая вирусология . М. Медицина 1982
6. Северин Е.С. Биохимия – М,: ГОЭТАР – Медиа,2007-784с.:ил.
7. Айала Ф. Современная генетика. В 3 томах,1987
91
8. Мяделец О.Д.Основы цитологий эмбриологий М. 2002.
9. Алиханян С.И. Общая генетика – М, 1985
10. Ратнер В.А. Молекулярная генетика – Новосиб.1983
11.Инге – Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции М. 1989
12. Бочков В. Клиническая генетика, М, 2006
13. Баранова Е. Код ДНК. М.:АСТ. Спб:Астрель, 2007-222с.
14.Л.И. Партрушев. Экспрессия генов.- М.,-Наука, 2000г.
15. Коничев А.С.,Севастьянов Г.А. Молекулярная биология. -.М.: изд-во
Центр «Академия», 2003-400с.
92
93