Ядро окружено 2 мембранами (наружная связана с ЭПС, внутренняя — с ядерным матриксом), между ними перинуклеарное пространство. В оболочке есть поры — белковые комплексы (не просто отверстия). Крупные молекулы (РНК, белки) идут через поры активно с затратой энергии, мелкие — пассивно диффундируют. Функции: отделяет ядро от цитоплазмы, регулирует транспорт, обеспечивает ядерно-цитоплазматическое взаимодействие.
Компоненты интерфазного ядра: ядерная оболочка, ядерный матрикс, ядерный сок (нуклеоплазма), ядрышко, хромосомы (хроматин). Ядерный матрикс — сетчатый белковый каркас (фибриллы), выполняет опорную функцию, организует хроматин.
Ядрышко — плотный округлый участок ядра без мембраны, состоит из белков и РНК. Функция: синтез рРНК и сборка субъединиц рибосом. У человека ядрышки формируются в акроцентрических хромосомах 13, 14, 15, 21, 22 пар (во вторичных перетяжках, где гены рРНК).
Активный транспорт (с затратой энергии, через белки-рецепторы поры) — для крупных молекул: РНК и рибосомные субъединицы из ядра, белки в ядро. Пассивный транспорт (простая диффузия через канал поры) — для мелких молекул: ионы, метаболиты, нуклеотиды.
Полярность: цепь имеет 5'-конец и 3'-конец, нуклеотиды присоединяются только к свободному 3'-концу. Антипараллельность: две цепи спирали направлены противоположно — 5'-конец одной соединён с 3'-концом другой.
Комплементарность — строгое соответствие азотистых оснований: А-Т (2 водородные связи), Г-Ц (3 связи). Обеспечивает точное копирование генетической информации при репликации и транскрипции.
Ген — последовательность нуклеотидов ДНК с информацией о белке (или РНК — рРНК, тРНК). Геном — суммарное количество ДНК гаплоидного набора. Компоненты генома человека: уникальные (редко повторяющиеся), умеренно повторяющиеся и высоко повторяющиеся последовательности ДНК.
Физический размер генома человека ≈ 3,3×10⁹ пар нуклеотидов (около 3 млрд п.н.).
Избыточность ДНК — несоответствие объёма ДНК и числа генов: 97% ДНК эукариот избыточно, кодирующая — лишь 3%. Возможные функции избыточной ДНК: регуляция активности генов, структурная (упаковка хроматина, центромеры, теломеры).
Экзонно-интронное строение — чередование кодирующих (экзоны) и некодирующих (интроны) участков гена. Экзон — кодирующий участок, который будет транслирован в аминокислотную последовательность. Число экзонов в гене: от 1 до 364, в среднем ~8.
Умеренно повторяющиеся последовательности: 10–15% ядерной ДНК, повторяются сотни-тысячи раз. Содержат гены рРНК и белков-гистонов. Особенность — наличие кодирующих (гены) и некодирующих (спейсеры) участков.
Высоко повторяющиеся последовательности: 25–28% ядерной ДНК, повторяются сотни тысяч–миллионы раз, каждая копия короткая, нет кодирующих генов. Это структурный гетерохроматин (центромеры, теломеры).
У прокариот геном — 1 кольцевая молекула ДНК, гены составляют ~90% ДНК, нет интронов, нет повторов. У эукариот геном в 2+ хромосомах, гены ~30% (кодирующая часть гена ~3%), есть экзон-интронная структура и до 50% повторов (у человека).
Митохондриальный геном — кольцевая ДНК, 16 568 п.н. Содержит 13 генов белков, 22 гена тРНК, 2 гена рРНК (16S и 23S). Без интронов. Составляет ~10% всей ДНК клетки.
Хроматин: белки ~65%, ДНК ~35%, плюс РНК, липиды, ионы металлов. Белки делятся на гистоновые (до 80% белков хроматина, выполняют структурную и регуляторную функцию) и негистоновые (структурная, регуляторная, ферментативная функции).
5 классов гистонов: H1, H2A, H2B, H3, H4. Положительно заряжены, прочно связываются с отрицательно заряженной ДНК (регуляторная роль — препятствуют считыванию). H2A, H2B, H3, H4 формируют белковый остов нуклеосомы (ДНК делает 2 оборота), H1 фиксирует укладку нуклеосомной нити в соленоид (структурная функция).
Уровни компактизации ДНК: 1) формирование нуклеосом, 2) образование хроматиновой фибриллы (соленоид), 3) образование хроматиновых петель, 4) формирование метафазной хроматиды, 5) формирование метафазной хромосомы.
Нуклеосома — повторяющаяся структурная единица хроматина. Формируется: на белковый остов из 8 молекул гистонов накручивается ДНК (~2 оборота), затем переходит на следующий остов («нитка бус»).
2-й уровень: нуклеосомная нить складывается, образуя хроматиновую фибриллу (соленоид) с участием гистона H1. Длина ДНК сокращается примерно в 40 раз.
3-й уровень: хроматиновая фибрилла складывается, образуя петли. Длина ДНК сокращается в ~1000 раз от исходной.
4-й уровень — формирование хроматид: петли скручиваются, складываются, спирализуются (сокращение в 2-3 тыс. раз). 5-й уровень — метафазные хромосомы: за счёт дальнейшей компактизации длина ДНК сокращается в ~10 000 раз.
Центромера (первичная перетяжка) — связывает сестринские хроматиды. Функции: удержание хромосом вместе, правильное выстраивание в метафазной пластинке, прикрепление к веретену деления, запуск анафазы, содержит повторяющиеся последовательности, делит хромосому на плечи.
4 группы хромосом по положению центромеры: 1) метацентрические (равноплечие), 2) субметацентрические (умеренно неравноплечие), 3) очень субметацентрические (резко неравноплечие), 4) акроцентрические (палочковидные — одно плечо очень короткое).
Ядрышкообразующие районы — участки во вторичных перетяжках некоторых хромосом, содержащие гены рРНК. У человека это 13, 14, 15, 21, 22 пары хромосом (акроцентрические).
Теломеры — концевые участки хромосом, содержат повторы (ТТАГГГ)n с однонитевым 3'-концом. Функции: сохранение целостности хромосом, обеспечение полной репликации, прикрепление к ядерному матриксу, участие в конъюгации/кроссинговере, удержание сестринских хроматид.
Конститутивный (структурный) гетерохроматин — в области центромер, теломер, некоторых внутренних участков. Генетически инертен (нет активных генов), содержит повторы ДНК, структурная функция.
Факультативный гетерохроматин — гетерохроматизированные эухроматические районы (могут менять состояние). Пример: одна из двух Х-хромосом у женщин инактивирована и видна как тельце Барра (половой хроматин).
Эухроматин — менее спирализованные, слабо окрашиваемые участки хромосом, содержат функционирующие гены. Слабая спирализация облегчает считывание наследственной информации.
Кариотип — диплоидный набор хромосом, характерный для соматических клеток вида. У человека 23 пары хромосом: 22 пары аутосом (одинаковы у обоих полов) + 1 пара половых хромосом (XX у женщин, XY у мужчин).
Дифференциальное окрашивание — метод, выявляющий индивидуальный рисунок поперечных полос (бэндов) разной интенсивности на хромосомах. Позволяет точно идентифицировать хромосомы и выявлять даже незначительные структурные изменения.
Бенд — участок хромосомы, отличающийся по интенсивности окраски от соседнего при дифференциальном окрашивании. 1p31 = первый бенд третьего района короткого плеча первой хромосомы.
1 группа (А): хромосомы 1,2,3 — большие, метацентрические. 2 группа (В): хромосомы 4,5 — большие, очень субметацентрические.
3 группа (С): хромосомы 6-12, Х — средние, субметацентрические. 4 группа (D): хромосомы 13,14,15 — средние, акроцентрические со спутником.
5 группа (E): 16,17,18 — малые (16 метацентрическая, 17-18 субметацентрические). 6 группа (F): 19-20 — малые, метацентрические. 7 группа (G): 21,22,Y — малые, акроцентрические (21,22 со спутником, Y без спутника).
Жизненный цикл клетки — период от появления клетки до её деления или гибели. Митотический цикл — совокупность процессов подготовки клетки к делению и самого деления (интерфаза + митоз).
Интерфаза = G1 (пресинтетический, 2n2c, 30-40% цикла) + S (синтетический, 2n4c, до 30%) + G2 (постсинтетический, 2n4c, 10-20%); митоз — 5-10%. В G1: синтез РНК, белков, рост клетки, накопление предшественников нуклеотидов, начало удвоения центриолей.
Полуконсервативность репликации: каждая из двух родительских цепей ДНК служит матрицей для синтеза новой комплементарной цепи — в результате каждая дочерняя молекула состоит из одной старой и одной новой цепи.
Репликон — участок ДНК, способный к автономной репликации (единица репликации). Каждая эукариотическая хромосома — полирепликон, т.к. репликация идёт одновременно во многих точках.
ДНК-геликаза — раскручивает спираль (разрывает Н-связи). ДНК-топоизомераза — снимает торсионное напряжение. ДНК-полимераза — синтезирует новую цепь по матрице. ДНК-лигаза — сшивает фрагменты Оказаки. РНК-праймаза — синтезирует праймер.
Сборка на лидирующей цепи идёт непрерывно (от 3'- к 5'-концу матрицы, в направлении движения вилки). На отстающей цепи синтез прерывистый — фрагментами Оказаки, в обратном направлении; затем фрагменты сшивает ДНК-лигаза.
Репликационная вилка асимметрична, т.к. лидирующая цепь синтезируется непрерывно и быстрее, а отстающая — медленнее, фрагментами Оказаки в противоположном направлении.
Праймер — короткий фрагмент РНК (~10 нуклеотидов) со свободным 3'-концом, синтезируется РНК-праймазой. Необходим, так как ДНК-полимераза не может начать синтез «с нуля» — только присоединяет нуклеотиды к существующему 3'-концу.
Самокоррекция (редактирование) — отщепление ошибочно включённого нуклеотида ДНК-полимеразой и замена его правильным в процессе репликации. Снижает частоту ошибок репликации примерно в 10 раз.
Гистоны синтезируются одновременно с репликацией ДНК (в S-периоде), быстро транспортируются в ядро и сразу включаются в состав новых нуклеосом на дочерних молекулах ДНК — синтез ДНК и сборка хроматина скоординированы.
Из-за невозможности достроить самый 5'-конец отстающей цепи при репликации, теломеры укорачиваются с каждым делением (концевая недорепликация). Это ограничивает число делений соматических клеток.
Лимит Хейфлика — предел числа делений соматической клетки, после которого она перестаёт делиться. Связан с укорочением теломер. Восстановление длины теломер возможно с помощью фермента теломеразы (активна в зародышевых, стволовых и раковых клетках).
В G2 (постсинтетический период): завершается удвоение массы цитоплазмы, синтезируются белки для микротрубочек веретена деления, происходит синтез и накопление АТФ.
Профаза митоза: клетка округляется, увеличивается вязкость цитоплазмы; центриоли расходятся к полюсам, формируется веретено деления; в ядре хромосомы конденсируются и спирализуются, ядрышки разрушаются.
Прометафаза: разрушается ядерная оболочка, хромосомы продолжают спирализоваться. По обеим сторонам центромер формируются кинетохоры, от них отходят нити веретена, хромосомы движутся к экватору.
Кинетохоры формируются в прометафазу — слоистые белковые структуры по обеим сторонам центромеры. Роль: связывание сестринских хроматид, закрепление микротрубочек веретена, регуляция разъединения и движения хромосом при митозе.
Метафаза митоза: хромосомы выстраиваются по экватору, центромеры в одной плоскости — образуется метафазная пластинка. От центромер отходят кинетохорные нити к обоим полюсам.
Анафаза митоза: центромеры всех хромосом одновременно делятся, сестринские хроматиды расходятся к полюсам за счёт нитей веретена деления.
Телофаза митоза: процессы профазы в обратном порядке — исчезает веретено деления, формируется ядерная оболочка, хромосомы деспирализуются, формируются ядрышки, происходит цитокинез.
Уровни регуляции пролиферации: внутриклеточный (циклины, CDK), внутритканевой (кейлоны — ингибиторы пролиферации), межтканевой (факторы роста, гормоны), нервный, иммунный.
Амитоз — прямое деление интерфазного ядра путём перетяжки, без формирования веретена деления, образуются неидентичные дву-/многоядерные клетки. Характерен для клеток печени, хряща, роговицы; чаще при патологии.
Оболочки яйцеклетки человека: первичная (плазмолемма), вторичная (блестящая оболочка, zona pellucida — образована самой яйцеклеткой), третичная (лучистый венец — фолликулярные клетки).
Изолецитальные — мало желтка, равномерно распределён (ланцетник, млекопитающие, человек). Телолецитальные — желток на вегетативном полюсе: умеренно (амфибии) или резко (птицы). Центролецитальные — желток в центре вокруг ядра (насекомые).
Сперматозоид: головка (ядро + акросома с гидролитическими ферментами), шейка (2 центриоли — проксимальная и дистальная), средняя часть (митохондрии — энергия), жгутик (движение).
Гаметогенез: сперматогонии/оогонии (2n2c) → размножение (митоз) → сперматоциты/овоциты I порядка (2n4c, мейоз I) → сперматоциты/овоциты II порядка (1n2c, мейоз II) → сперматиды/яйцеклетка (1n1c) → формирование зрелых гамет.
Лептотена (тонких нитей) — соответствует ранней профазе. Хромосомы спирализуются, видны как тонкие нити, каждая уже реплицирована (2 хроматиды), концами прикреплена к ядерной мембране.
Зиготена (сливающихся нитей) — гомологичные хромосомы находят друг друга и объединяются (конъюгация/синапсис) с молекулярной точностью. В конце стадии формируется синаптонемальный комплекс.
Пахитена (толстых нитей) — хромосомы утолщаются и укорачиваются, хроматиды тесно контактируют, происходит кроссинговер (обмен участками гомологов), позже образуются хиазмы (перекрёсты).
Диплотена (двойных нитей) — синаптонемальный комплекс распадается, гомологи начинают расходиться, но остаются связанными хиазмами. Хромосомы выглядят как двойные нити, продолжается спирализация.
Диакинез — стадия перед метафазой. Спирализация максимальна, хиазмы смещаются к концам хромосом. Исчезают ядерная оболочка и ядрышко, формируется веретено деления.
Кроссинговер — обмен гомологичных хромосом участками в профазе I (конъюгация). Значение: создаёт новые комбинации аллелей — генетическая рекомбинация, повышает наследственную изменчивость и приспособляемость организма.
Метафаза I: биваленты (пары гомологов) выстраиваются по экватору. Генетическая формула 2n4c.
Анафаза I: к полюсам расходятся целые гомологичные хромосомы (с двумя хроматидами), случайно распределяясь между будущими гаметами. Формула 2n4c.
Телофаза I: хромосомы деспирализуются, формируются два ядра, хромосомный набор гаплоидный, но каждая хромосома из 2 хроматид (1n2c). Образуются 2 гаплоидные клетки — гаметоциты II порядка.
Профаза II (1n2c): разрушается ядерная мембрана, исчезают ядрышки, хромосомы укорачиваются, центриоли расходятся, строится веретено. Метафаза II (1n2c): формируются кинетохоры, хромосомы выстраиваются по экватору.
Анафаза II (1n2c→1n1c по хроматидам): центромеры делятся, хроматиды расходятся к полюсам. Телофаза II: веретено исчезает, хроматиды деспирализуются, формируется мембрана, цитокинез — итог: 4 клетки 1n1c.
Биологическое значение мейоза: поддержание постоянства числа хромосом при размножении (редукция вдвое), создание генетического разнообразия гамет за счёт кроссинговера и независимого расхождения хромосом.
Сперматогенез: до пубертата — покой; с пубертата начинаются непрерывные фазы размножения, роста, созревания и формирования сперматозоидов (продолжается всю жизнь мужчины).
Овогенез: фаза размножения и часть роста проходят во внутриутробном периоде, овоциты I порядка останавливаются в профазе I до пубертата; созревание (мейоз) завершается циклически при овуляции, после оплодотворения.
Генетический код — принцип записи последовательности аминокислот белка через последовательность нуклеотидов ДНК (по схеме ДНК(ген)→РНК→белок→признак).
Триплетен — одна аминокислота кодируется тройкой нуклеотидов. Неперекрывающийся — один нуклеотид не входит в два соседних триплета. Без запятых — нет незначащих оснований между триплетами.
Вырожден — одну аминокислоту может кодировать несколько триплетов. Специфичен — определённому кодону соответствует только одна аминокислота. Универсален — одинаков у всех организмов.
Центральная догма: ДНК → РНК → белок. Информация из ДНК переписывается на РНК (транскрипция), РНК переносит её к месту синтеза белка, где реализуется как последовательность аминокислот (трансляция).
Особенности РНК-полимеразы: субстраты — рибонуклеотиды (АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ); сама расплетает ДНК; не требует праймера для старта; не имеет корректирующей активности (1 ошибка на 10⁴ оснований).
Промотор — регуляторная последовательность в 5'-области гена, определяющая место посадки РНК-полимеразы. Содержит ТАТА-бокс и ЦААТ-домен, с которыми связываются специфические белки, отмечая старт транскрипции.
Инициация: РНК-полимераза связывается с промотором, расплетает виток ДНК. Элонгация: синтез мРНК по принципу комплементарности вдоль гена. Терминация: достижение терминатора — мРНК освобождается, спираль ДНК восстанавливается.
Матричная (антисмысловая) цепь — с неё считывается РНК. Смысловая (кодогенная) цепь — соответствует по последовательности образующейся РНК (но с урацилом вместо тимина), на ней расположены гены.
Транскрипт — первичный продукт транскрипции одного гена (пре-РНК). Транскриптон — единица транскрипции у эукариот (ген + регуляторные участки). Транскриптом — совокупность всех РНК, синтезированных в клетке в данный момент.
РНК-полимераза I синтезирует рРНК (5,8S, 18S, 28S рРНК) — в ядрышке.
РНК-полимераза II синтезирует мРНК, малые ядерные РНК (мяРНК), микроРНК, малые интерферирующие РНК и другие малые РНК.
РНК-полимераза III синтезирует тРНК, 5S рРНК и некоторые другие малые РНК.
Обратная транскрипция — синтез ДНК на матрице РНК (с помощью ревертазы). Значение: необходимый этап жизненного цикла РНК-вирусов — переводит РНК-геном в ДНК для дальнейшей транскрипции.
Процессинг первичных транскриптов — формирование зрелых РНК из первичных. Этапы (для мРНК у эукариот): кэпирование 5'-конца, процессинг 3'-конца (полиаденилирование), сплайсинг (удаление интронов).
Сплайсинг — вырезание интронов и сшивание экзонов ферментами лигазами. Происходит с участием сплайсосомы — комплекса белков и малой ядерной РНК, которая узнаёт границы интронов.
Кэпирование происходит сразу после транскрипции первых ~20 нуклеотидов — присоединение 7-метилгуанозина к 5'-концу через 5'-5' связь. Подвергаются кэпированию транскрипты РНК-полимеразы II.
Значение кэпирования: обеспечивает элонгацию, защищает от деградации экзонуклеазами, способствует сплайсингу и полиаденилированию, требуется для экспорта из ядра, обеспечивает связывание с рибосомой.
Процессинг 3'-конца — полиаденилирование: отщепление концевого участка и присоединение поли-А-хвоста (~200 адениловых остатков). Роль: защита от деградации, экспорт из ядра, стабильность мРНК.
Альтернативный сплайсинг — соединение экзонов в разных комбинациях без нарушения их порядка. Способы: альтернативный промотор, альтернативный участок полиаденилирования, альтернативный выбор экзонов. Значение: один ген кодирует много разных белков.
Рибосома — немембранный органоид трансляции. Малая субъединица: 18S рРНК + ~30 белков. Большая субъединица: 3 рРНК (5S, 5.8S, 28S) + ~40 белков.
Акцепторная функция тРНК — способность ковалентно связываться с аминокислотой (образуя аминоацил-тРНК), связана с 3'-концом тРНК (ССА-конец). Адапторная функция — узнавание кодона мРНК антикодоном тРНК, связана с антикодоновой петлёй.
Функция фермента аминоацил-тРНК синтетазы в биосинтезе белка состоит в связывании ковалентной связью тРНК с остатком аминокислоты. При этом тРНК превращается в аминоацил-тРНК. Для каждой аминокислоты существует своя тРНК и своя аминоацил-тРНК синтетаза. Кодон — триплет мРНК, кодирующий аминокислоту; антикодон — триплет тРНК, узнающий кодон.
Инициация трансляции: формируется инициаторный комплекс — малая субъединица рибосомы + инициаторная метионин-тРНК узнают старт-кодон АУГ на мРНК, затем присоединяется большая субъединица.
Элонгация: 1) узнавание кодона — связывание антикодона тРНК с кодоном мРНК; 2) образование пептидной связи (фермент пептидилтрансфераза); 3) транслокация — рибосома смещается на следующий кодон.
Терминация: в А-участке оказывается стоп-кодон, связываются факторы терминации, гидролизуется связь пептид-тРНК, тРНК отсоединяется, рибосома распадается на субъединицы.
Старт-кодон — АУГ (кодирует метионин). Стоп-кодоны — УАА, УАГ, УГА (для них нет тРНК, обозначают конец синтеза полипептида).
Полисома (полирибосома) — мРНК с несколькими рибосомами одновременно. Функция: ускоряет синтез конкретного белка. Свободные полисомы синтезируют белки для самой клетки, полисомы на ЭПС — белки на экспорт.
Посттрансляционные изменения белка: отщепление лишних аминокислот, сворачивание (фолдинг), формирование четвертичной структуры, гликозилирование, фосфорилирование и другие модификации, придающие белку функциональную форму.
Оперон — группа сцепленных генов под общим промотором и оператором, транскрибируемых как одна полицистронная мРНК. Лактозный оперон: 3 структурных гена + промотор + оператор + ген-регулятор (вне оперона), кодирующий белок-репрессор.
В отсутствие лактозы белок-репрессор блокирует оператор/промотор — транскрипции нет. При появлении лактозы (индуктор) она связывает репрессор, освобождая оператор — РНК-полимераза транскрибирует структурные гены (регуляция на уровне инициации транскрипции).
Промоторы — связывают РНК-полимеразу, запускают транскрипцию. Энхансеры — усиливают транскрипцию (действуют на расстоянии). Сайленсеры — подавляют транскрипцию. Инсуляторы — блокируют действие энхансеров на соседние гены.
Регуляция на уровне трансляции через миРНК: малые интерферирующие РНК (19-25 п.н.) комплементарно связываются с мРНК, вызывают её деградацию ферментами-эндонуклеазами — трансляция блокируется.
МикроРНК (18-24 нт, одноцепочечные) связываются с мРНК-мишенью, блокируют трансляцию и запускают разрушение мРНК.
Гибридологический метод: скрещивание организмов, различающихся по одной/нескольким альтернативным признакам; точный количественный учёт потомков; индивидуальный анализ потомства в ряду поколений.
1-й закон Менделя (единообразия): при скрещивании по одной паре альтернативных признаков всё F1 единообразно и несёт признак одного из родителей (АА × аа → всё Аа, доминантный фенотип).
2-й закон Менделя (расщепления): при скрещивании гибридов F1 (Аа × Аа) в F2 расщепление по фенотипу 3:1, по генотипу 1АА:2Аа:1аа.
Мендель скрещивал растения с разным цветом семян (жёлтые × зелёные) → F1 единообразное (жёлтое); самоопыление F1 → F2: 6022 жёлтых : 2001 зелёное (≈3:1) — вывод о расщеплении 75%:25%.
Закон «чистоты» гамет: при образовании половых клеток в каждую гамету попадает только один аллель из пары, гамета «чиста» от другого аллеля (Аа → половина гамет А, половина а, без смешивания).
Анализирующее скрещивание — испытуемую особь (доминантный признак) скрещивают с гомозиготной рецессивной (аа). Используется для определения гетерозиготности. Аа×аа → 1Аа:1аа.
Цитологическое объяснение расщепления: у гетерозиготы Аа доминантный и рецессивный аллели в гомологичных хромосомах. При мейозе гомологи расходятся — половина гамет несёт А, половина а. Случайное сочетание гамет даёт 25%АА:50%Аа:25%аа.
3-й закон Менделя (формулировка): при дигибридном скрещивании F1×F1 во втором поколении гены разных пар наследуются независимо, комбинируясь во всех возможных сочетаниях. Пример: ААВВ×аавв→F1 АаВв→F2 расщепление 9:3:3:1.
Цитологическое объяснение: гены разных пар расположены в разных (негомологичных) хромосомах, которые расходятся в мейозе независимо друг от друга — отсюда независимое комбинирование признаков.
Опыты Моргана (полное сцепление): гибридный самец дрозофилы (BbVv) при анализирующем скрещивании даёт только 2 фенотипических класса (как у родителей) — гены B и V наследуются совместно, т.к. находятся в одной хромосоме, а у самцов дрозофилы кроссинговера нет.
Сцепленное наследование — совместное наследование генов, ограничивающее их свободное комбинирование. Группа сцепления — гены, расположенные в одной хромосоме и наследуемые совместно.
Опыты Моргана (неполное сцепление): у гибридной самки дрозофилы при анализирующем скрещивании получено 4 фенотипических класса вместо 2 — сцепление частично нарушается кроссинговером в мейозе самки.
Величина кроссинговера = доля кроссоверных особей от общего числа потомков (%). Чем больше величина кроссинговера, тем меньше сила сцепления генов и тем дальше они расположены друг от друга (правило Моргана).
Генетическая карта хромосомы — схема взаимного расположения генов с расстояниями в % кроссинговера (морганидах). Строится на основе анализирующих скрещиваний. Трудность для человека: невозможность направленных скрещиваний, малое число потомков.
Гибридизация соматических клеток человека и мыши: гибридные клетки постепенно теряют хромосомы человека; когда остаётся одна хромосома, её идентифицируют дифференциальным окрашиванием и связывают с наличием определённого фермента — так картируют гены.
Цитологическая карта хромосомы — схема с указанием фактического расположения генов на хромосоме, основана на хромосомных перестройках; позволяет сопоставить генетические расстояния с реальным положением генов.
Хромосомная теория (Морган): 1) гены в хромосомах; 2) расположены линейно; 3) каждый ген занимает определённое место (локус); 4) каждая хромосома — группа сцепления; 5) число групп сцепления = число хромосом в гаплоидном наборе.
Типы определения пола: ХО (Protenor, клопы, жуки), XY (Lygaeus — дрозофила, человек, большинство позвоночных), ZO/ZW (Abraxas — птицы, некоторые рыбы и пресмыкающиеся, гетерогаметен женский пол), гаплодиплоидия (пчёлы, муравьи — самки диплоидны, самцы гаплоидны).
Да, переопределение пола возможно: например, у некоторых рыб и амфибий пол может меняться в течение жизни под действием гормональных/環境ных факторов (протерандрия/протерогиния у рыб).
Х-хромосома — крупная, содержит много генов (более 1000), общая с У по некоторым участкам. У-хромосома — маленькая, в основном гетерохроматиновая, содержит ген SRY (определяет мужской пол) и немного генов.
Тип Х-наследования: гены в негомологичном участке Х, нет аллелей в У. Примеры: гемофилия, дальтонизм. Рецессивные признаки чаще проявляются у мужчин (одна Х), доминантные — у женщин.
Тип У-наследования (голандрическое): гены в негомологичном участке У, нет аллелей в Х. Передаются строго от отца к сыну в каждом поколении. Пример: гипертрихоз ушной раковины.
Тип ХУ-наследования: гены в гомологичных участках Х и У (частично сцеплены с полом). Примеры: полная цветовая слепота, пигментная ксеродермия, волчья пасть, заячья губа.
Полное доминирование: в фенотипе проявляется только доминантный аллель, рецессивный полностью подавлен. Примеры: карий цвет глаз (дом.) / голубой (рец.); гемофилия (рец.).
Неполное доминирование: гетерозигота имеет промежуточный фенотип между родительскими. Пример: окраска цветков ночной красавицы — АА(красный)×аа(белый)→Аа(розовый).
Кодоминирование: оба аллеля проявляются одновременно, формируя новый признак. Пример: группы крови — IᴬIᴮ дают IV группу крови (оба антигена А и В присутствуют).
Сверхдоминирование: гетерозигота превосходит по выраженности признака обе родительские гомозиготы (гетерозис). Пример: гетерозиготы HbA/HbS более устойчивы к малярии, чем гомозиготы HbA/HbA.
Аллельное исключение: в разных клетках организма-гетерозиготы активен то один, то другой аллель. Пример: инактивация одной из двух Х-хромосом (тельце Барра) — мозаицизм по Х-сцепленным признакам у женщин.
Межаллельная комплементация: два разных мутантных аллеля совместно (в гетерозиготе) могут восстановить нормальный фенотип за счёт взаимодействия на уровне четвертичной структуры белка (компенсация дефектов пептидов).
Множественный аллелизм — существование более двух аллелей одного гена в популяции. Пример: группы крови АВО (3 аллеля — IA, IB, i0).
Комплементарность (неаллельных генов) — два доминантных неаллельных гена совместно дают новый признак, по отдельности — не проявляются. Пример: форма гребня у кур (AaBb→ореховидный, AAbb или aaBB — другие формы).
Доминантный эпистаз: доминантный аллель одного гена подавляет проявление другого неаллельного гена. Пример: окраска тыкв — ген А (белый) подавляет В/b (жёлтый/зелёный); расщепление 12:3:1.
Рецессивный эпистаз: рецессивная аллель в гомозиготе (hh) подавляет действие доминантных/рецессивных аллелей другого гена. Пример: бомбейский феномен — генотип hh маскирует группу крови по системе АВО.
Полимерия: несколько доминантных неаллельных генов аддитивно влияют на один признак (количественный). Чем больше доминантных генов — тем сильнее выражен признак. Пример: интенсивность пигментации кожи человека.
Экспрессивность — степень выраженности признака у разных особей. Пенетрантность — частота проявления гена в фенотипе у его носителей. Полная пенетрантность (100%) — горошины Менделя; неполная — хорея Гентингтона.
Плейотропия — влияние одного гена на несколько признаков. Генокопия — фенотипически сходный признак вызван разными генами (не аллельными вариантами одного гена).
Норма реакции — диапазон фенотипов одного генотипа в разных условиях среды. Узкая (цвет глаз, группы крови) — мало меняется. Широкая (масса тела, пигментация) — сильно зависит от среды, контролируется полигенами.
Случайная (стохастическая) фенотипическая изменчивость — изменения признаков, возникающие случайно, без целенаправленного действия какого-либо фактора среды.
Комбинативная изменчивость — новые сочетания генов у потомства за счёт: 1) кроссинговера, 2) независимого распределения хромосом в мейозе, 3) случайного сочетания гамет при оплодотворении. Сами гены не меняются.
Мутация — внезапное наследуемое изменение генетического материала. Теория де Фриза (1901): мутации возникают внезапно без переходов; устойчивы; качественные изменения; разнонаправленные (полезные/вредные); могут повторяться.
По фенотипу мутации делят на: морфологические (изменение строения — альбинизм, карликовость), физиологические (нарушение функций — кровообращения, дыхания), биохимические (изменение синтеза веществ — ферментов).
По влиянию на жизнеспособность: летальные (гибель), полулетальные (резко снижают жизнеспособность), условно летальные (гибель только в определённых условиях), стерильные (снижают плодовитость), нейтральные, усиливающие.
Точечные мутации (замена нуклеотидов): транзиции — пурин на пурин, пиримидин на пиримидин (А↔Г, Т↔Ц). Трансверсии — пиримидин на пурин и наоборот (8 видов). У человека транзиции чаще.
Миссенс-мутация — замена нуклеотида приводит к замене одной аминокислоты на другую в белке, что изменяет свойства/функцию белка. Пример: серповидноклеточная анемия (глутаминовая кислота → валин).
Нонсенс-мутация — замена нуклеотида превращает значащий триплет в стоп-кодон, что приводит к обрыву синтеза полипептида. Пример: УАЦ (тирозин) → УАА (стоп).
Мутации со сдвигом рамки считывания — вставка (инсерция) или выпадение (делеция) нуклеотидов сдвигает все последующие триплеты, что искажает всю дальнейшую аминокислотную последовательность.
Экспансия тринуклеотидных повторов — увеличение числа триплетных повторов в гене (например, ЦАГ), что приводит к появлению «трека» одинаковых аминокислот в белке. Пример: хорея Гентингтона (норма 10-35 копий ЦАГ, у больных 36-120).
Первичные повреждения ДНК: разрывы нитей, повреждение оснований, межцепочечные сшивки, сшивки ДНК-белок, депуринизация — возникают спонтанно с высокой частотой (от внутренних и внешних факторов).
Фиксация мутации — превращение части первичных повреждений ДНК в истинные мутации (остальные устраняет репарация). Результат: замены пар оснований, вставки/выпадения (инсерции/делеции), перестановки.
Неоморфные мутации — появление нового, отличного от нормы признака. Аморфные мутации — потеря признака. Оба варианта возникают из-за искажения генетической информации точечными мутациями.
Спонтанные мутации возникают без видимого внешнего воздействия — из-за ошибок репликации, таутомерных переходов оснований, действия внутренних метаболитов (активные формы кислорода) и др.
Генные мутации обратимы: прямые мутации (А→а, ген дикого типа → мутантный) происходят чаще, обратные (а→А) — реже. Большинство новых мутаций рецессивны и вредны.
Мутации в половых клетках передаются потомству (наследственные). Мутации в соматических клетках не передаются потомству, но могут приводить к мозаицизму, опухолям в пределах организма.
Ионизирующее излучение вызывает мутации через радиолиз воды (образуются радикалы ОН·, О2⁻, Н2О2) и прямое повреждение ДНК — разрывы фосфодиэфирных связей, хромосомные перестройки.
УФ-излучение вызывает образование пиримидиновых димеров (чаще между соседними тиминами в одной цепи) — нарушает конформацию ДНК, ингибирует репликацию, что ведёт к мутациям.
Алкилирующие соединения (этиленимин, иприт и др.) вводят в ДНК метильные/этильные радикалы (алкилирование), главное следствие — транзиции ГЦ→АТ (например, через образование 6-этилгуанина).
Азотистая кислота вызывает окислительное дезаминирование оснований: аденин→гипоксантин (пара с цитозином), цитозин→урацил (пара с аденином) — генные мутации по типу транзиций, а также делеции.
Аналоги азотистых оснований (например, 5-бромурацил вместо тимина) включаются в ДНК вместо нормальных оснований и спариваются неправильно (с гуанином) — следующая репликация даёт транзицию А-Т→Г-Ц.
Акриловые красители (интеркалирующие агенты) внедряются между основаниями ДНК, искажая структуру спирали — вызывают вставки/выпадения нуклеотидов (сдвиг рамки считывания).
Биологические мутагены: мобильные генетические элементы (повреждают ДНК при перемещении), вирусы (встраивают свою ДНК, повреждая хозяина), токсические продукты жизнедеятельности паразитов (действуют как химические мутагены).
Фотореактивация: фермент фотолиаза поглощает фотон синего света и расщепляет ковалентные связи в пиримидиновых димерах, образовавшихся под действием УФ, восстанавливая нормальную структуру ДНК.
Эксцизионная репарация нуклеотидов: 1) эндонуклеаза узнаёт повреждение и делает разрез у 5'-конца; 2) экзонуклеаза вырезает повреждённый участок; 3) ДНК-полимераза заполняет брешь; 4) ДНК-лигаза сшивает разрыв.
Эксцизионная репарация оснований: ДНК-гликозилаза удаляет повреждённое основание → АП-эндонуклеаза разрезает цепь → удаляется сахарофосфат → ДНК-полимераза заполняет брешь → ДНК-лигаза сшивает цепь.
Пострепликативная репарация: происходит при большом числе повреждений, когда эксцизионная репарация не успевает. ДНК-полимераза «перескакивает» повреждение, брешь застраивается рекомбинацией с донорской неповреждённой цепью (с белком RecA).
Репарация двунитевых разрывов у млекопитающих идёт двумя путями: негомологичное соединение концов (быстрое, но с ошибками) и гомологичная рекомбинация (точное восстановление по неповреждённой копии).
Репарация ошибок репликации (mismatch repair): распознавание некомплементарного нуклеотида → вырезание участка цепи → заполнение бреши по матрице верной родительской цепи.
SOS-репарация активируется при критическом числе повреждений, когда обычные системы не справляются. Индуцируется белок, позволяющий ДНК-полимеразе достраивать цепь напротив дефектов — ДНК удваивается, но с большим числом ошибок.
Генные болезни — наследственные заболевания, вызванные мутацией одного гена (моногенные). Механизм: мутация гена → нарушение синтеза белка-фермента (или структурного белка) → нарушение метаболизма/функции → клинические проявления.
Моногенные болезни обмена веществ — фенилкетонурия, галактоземия, альбинизм. Развиваются из-за мутаций генов, контролирующих ферменты, и нарушения определённого типа обмена (аминокислотного, углеводного и др.).
Серповидноклеточная анемия: замена глутаминовой кислоты на валин в 6 положении β-цепи гемоглобина (HbA→HbS). Снижается растворимость, эритроциты деформируются (серповидная форма), у гомозигот — гемолитическая анемия.
Талассемии — мутации в генах глобина, нарушающие синтез α- или β-цепей гемоглобина (количественный дефект синтеза, а не качественный, как при серповидноклеточной анемии). Приводят к анемии разной степени тяжести.
Болезни репарации ДНК: синдромы хромосомной нестабильности (анемия Фанкони, синдром Блума, синдром Луи-Бар), прогерии (Хатчинсона-Гилфорда, Вернера), пигментная ксеродермия (нарушение эксцизионной репарации УФ-повреждений).
Механизмы хромосомных мутаций: 1) разрывы хромосом с потерей/перегруппировкой материала (могут быть до/после репликации — изохроматидный/хроматидный разрыв); 2) нарушения кроссинговера (неравный кроссинговер).
Сбалансированные мутации: баланс генов не нарушен, фенотипических проявлений обычно нет. Несбалансированные: баланс нарушен, изменена доза генов — фенотипические нарушения, задержка развития, пороки.
Делеция — потеря участка хромосомы (терминальная — концевая, интерстициальная — срединная). У человека: делеция 5p (синдром «кошачьего крика»), делеция в 21/22 хромосоме (злокачественная анемия).
Псевдодоминирование — проявление рецессивного аллеля в фенотипе гетерозиготы из-за делеции доминантного аллеля на гомологичной хромосоме. Пример: Notch-мутация у дрозофилы (делеция доминантного аллеля проявляет рецессивный признак).
Дупликация — повторение (удвоение) участка хромосомы, увеличивающее дозу соответствующих генов. Часто возникает при неравном кроссинговере.
Инверсия — разрыв участка хромосомы, поворот на 180° и обратное присоединение. Меняет порядок генов (но не дозу). Парацентрическая (не затрагивает центромеру) и перицентрическая (затрагивает).
Кольцевая хромосома — образуется при утрате обоих теломерных участков с последующим слиянием концов хромосомы в кольцо. Вызывает хромосомную патологию.
Изохромосома — формируется при аномальном поперечном делении центромеры; оба плеча хромосомы становятся идентичными копиями одного плеча. Даёт частичную моносомию + частичную трисомию. Пример: изохромосома Х → синдром Шерешевского-Тернера.
Реципрокная транслокация — обмен участками между двумя негомологичными хромосомами. Последствия: при сбалансированной транслокации фенотип нормальный, но в мейозе образуются несбалансированные гаметы.
Робертсоновская транслокация — слияние длинных плеч двух акроцентрических хромосом с потерей коротких плеч и одной центромеры. Транслокационный синдром Дауна: слияние 14/21 хромосом у одного из родителей → 1/4 гамет несут лишнюю 21-ю хромосому.
Мобильные генетические элементы — последовательности ДНК, способные перемещаться по геному (содержат гены, кодирующие ферменты для перемещения, фланкированы повторами).
МГЭ перемещаются с помощью собственных ферментов (транспозазы/интегразы), которые вырезают/вставляют элемент в новое место геному, повреждая при этом ДНК в местах вставки.
Эффект МГЭ на клетку: могут вызывать мутации при встраивании в ген или рядом с ним, нарушать регуляцию соседних генов, способствовать хромосомным перестройкам.
Полиплоидия (увеличение наборов хромосом) у организмов: при нерасхождении хромосом в мейозе образуются гаметы с удвоенным набором, их слияние с нормальной гаметой даёт триплоид; слияние двух диплоидных гамет — тетраплоид. У соматических клеток — через нарушение митоза или эндомитоз.
Причины редкости полиплоидии у животных (в сравнении с растениями): нарушение баланса аутосом/половых хромосом, перекрёстное оплодотворение (единичный полиплоид не может размножаться сам), сложный онтогенез (полиплоидия чаще несовместима с жизнью), у растений гибриды часто стерильны и удваиваются.
Анеуплоидия — изменение числа отдельных хромосом (не кратное гаплоидному набору). Механизм: нерасхождение хромосом в анафазе мейоза (или нерасхождение хроматид) — одна гамета получает лишнюю хромосому, другая — недостаёт.
Мозаичные анеуплоиды возникают при нерасхождении хромосом в митозе соматических клеток (не в мейозе) — образуется клон мутантных клеток. Степень мозаицизма зависит от стадии развития, на которой произошла ошибка.
Моносомия у человека (45,Х0) — синдром Шерешевского-Тернера. Фенотип: женщины с атрофированными яичниками, бесплодны, низкий рост, короткая шея с крыловидными складками, без умственной неполноценности.
Трисомия-X (47,ХХХ): частота 1:1000 девочек. Фенотип обычно близок к норме, возможна лёгкая задержка развития, чаще фертильны, диагностируется случайно.
Синдром Клайнфельтера (47,XXY): частота 1:700 мальчиков. До пубертата развитие нормальное; в пубертате — недоразвитие семенников, гинекомастия, высокий рост, бесплодие.
Синдром Y-дисомии (47,XYY): частота ~1:1000. Фенотипически нормальные мужчины, без выраженных отклонений в развитии и фертильности, иногда отмечают склонность к импульсивному поведению.
Синдром Патау (трисомия 13, 47 хромосом): частота 1:5-7000. Высокая ранняя смертность (90% в первый год), пороки мозга и лица, кисты почек, изменения поджелудочной железы.
Синдром Эдвардса (трисомия 18, 47 хромосом): частота 1:7-10000. Резкое недоразвитие лицевой части черепа, дефекты сердца, у мальчиков крипторхизм, высокая летальность.
Синдром Дауна (трисомия 21): наиболее частая хромосомная болезнь. Характерны: монголоидный разрез глаз, плоское лицо, мышечная гипотония, пороки сердца, умственная отсталость разной степени.
Хромосомные болезни — врождённые заболевания, в основе которых лежат хромосомные и геномные мутации (вместе — «хромосомные аномалии»). Частота 6% среди перинатально погибших плодов, ~46% спонтанных абортов, 3-4 на 1000 новорождённых.
Человек труден для генетики: невозможен гибридологический метод (нельзя подбирать пары для скрещивания), позднее половое созревание, малочисленное потомство, медленная сменяемость поколений (~25 лет), но большое генетическое разнообразие (много хромосом и генов) усложняет статистику.
Генеалогический метод применяется для: установления наследственного характера признака, определения типа наследования и пенетрантности, анализа сцепления генов и картирования, изучения интенсивности мутагенеза, расшифровки взаимодействия генов, медико-генетического консультирования.
Аутосомно-доминантный тип: признак есть хотя бы у одного из родителей; наследуется по вертикали в каждом поколении; проявляется у 50% потомков гетерозиготного родителя; равно у обоих полов. Пример: карий цвет глаз.
Аутосомно-рецессивный тип: родители обычно здоровы (носители), признак может «пропускать» поколения (наследование по горизонтали), проявляется у 25% потомков двух гетерозигот, равно у обоих полов.
Х-сцепленный рецессивный тип: чаще болеют мужчины; передаётся от матери-носительницы сыновьям; отец никогда не передаёт сыну (передаёт дочерям-носительницам). Пример: гемофилия, дальтонизм.
Х-сцепленный доминантный тип: болеют и мужчины, и женщины; отец передаёт признак всем дочерям (100%), но никогда — сыновьям; наследование по вертикали и горизонтали. Пример: цилиндроматоз.
У-сцепленный (голандрический) тип: признак передаётся только по мужской линии — от отца всем сыновьям в каждом поколении, женщины не болеют. Пример: гипертрихоз ушной раковины.
Близнецовый метод позволяет оценить роль наследственности и среды в развитии признаков/болезней (сравнение моно- и дизиготных близнецов), выявить наследственный характер признака, пенетрантность, эффективность внешних факторов (лекарств, обучения).
Простая окраска (по Гимзе) — равномерная окраска хромосом, выявляет числовые аномалии и явные структурные дефекты. Дифференциальная окраска — выявляет индивидуальный рисунок бэндов, точные структурные перестройки (даже минимальные).
FISH-метод: ДНК-зонд с флюоресцентной меткой гибридизуется с комплементарным участком денатурированной хромосомной ДНК на препарате; меченые участки видны под люминесцентным микроскопом. Применение: пренатальная диагностика анеуплоидий, микроделеционные синдромы, мозаицизм.
Сравнительная геномная гибридизация на микрочипах — одновременное сравнение ДНК пациента с эталонной ДНК по множеству точек генома на чипе, выявляет микроделеции/микродупликации по всему геному с высоким разрешением.
Объект биохимических исследований — биологические жидкости (кровь, моча) и ткани пациента. Возможности: выявление аномальных метаболитов, дефицита ферментов, нарушений обмена — диагностика наследственных болезней обмена веществ.
Первичная биохимическая диагностика — скрининговые тесты (выявление отклонения показателя). Уточняющая — более специфичные методы (определение активности конкретного фермента, концентрации метаболита) для подтверждения диагноза.
Молекулярно-генетические методы (ДНК-диагностика) выявляют мутации/аномалии генов напрямую в ДНК. Возможности: диагностика наследственных болезней, установление родства, идентификация личности, фармакогенетика, селекция.
ПЦР — многократное копирование (амплификация) in vitro фрагмента ДНК по принципу репликации. Компоненты: ДНК-матрица, термостабильная ДНК-полимераза, дНТФ (4 вида), ионы Mg²⁺, буфер, праймеры.
Детекция ПЦР: классическая — электрофорез в геле с интеркалирующими красителями; ПЦР в реальном времени — гибридизационно-флуоресцентная детекция прямо во время реакции. Роль: диагностика инфекций, мутаций, идентификация личности.
ОТ-ПЦР: на матрице РНК синтезируется кДНК (обратная транскрипция), которую затем амплифицируют обычной ПЦР. Возможности: выявление РНК-вирусов, определение микроРНК-маркеров заболеваний.
Секвенирование по Сэнгеру: синтез цепи ДНК с включением меченых дидезоксинуклеотидов-терминаторов → капиллярный электрофорез разделяет фрагменты по длине → лазер регистрирует последовательность нуклеотидов.
Нанопоровое секвенирование: одноцепочечная ДНК проходит через нанопору в мембране, изменение электрического тока при прохождении каждого нуклеотида позволяет определить последовательность в реальном времени, без меток.
Экзомное секвенирование — секвенирование только кодирующих участков (экзома). Значение: выявление мутаций, связанных с заболеваниями, систематика организмов, молекулярно-филогенетический анализ, исследование генетического разнообразия популяций.
Метод генетики соматических клеток — культивирование, клонирование, селекция и гибридизация клеточных культур человека (кровь, кожа, плацента и др.) для изучения сцепления генов, картирования, патогенеза болезней.
Дерматоглифический метод — анализ рисунков кожи на пальцах, ладонях, стопах (генетически детерминированы). Используется как вспомогательный метод диагностики некоторых хромосомных болезней (например, синдрома Дауна).
Популяционно-статистический метод основан на законе Харди-Вайнберга (p²+2pq+q²=1). Позволяет: рассчитать частоту доминантного/рецессивного гена, частоту гомо-/гетерозигот в популяции, оценить пенетрантность и экспрессивность.
Непрямые методы пренатальной диагностики — обследование беременной (УЗИ, акушерско-гинекологическое, генеалогическое исследование, сывороточные маркеры — АФП, ХГЧ). Показания: возраст ≥35 лет, спонтанные аборты в анамнезе, рождение ребёнка с пороками, носительство хромосомных перестроек.
Биохимические маркеры синдрома Дауна: снижение АФП (альфа-фетопротеина), повышение ХГЧ, снижение ПАПП-А, изменение свободной β-субъединицы ХГЧ — наиболее информативны на 16-18 неделе (и в I триместре).
Неинвазивные прямые методы: УЗИ (10-13, 20-22, 30-33 нед.), ЭКГ плода. Инвазивные: биопсия хориона (7-16 нед.), амниоцентез (15-18/20 нед.) — забор амниотической жидкости через переднюю стенку под контролем УЗИ, кордоцентез (20-24 нед.).
Биопсия хориона (10-11 нед.) — диагностика хромосомных аномалий, включая синдром Дауна, через катетер под контролем УЗИ. Кордоцентез (18-24 нед.) — забор крови плода из пуповины для генетического анализа.
Проспективное консультирование — оценка риска до наступления беременности (по данным родословной), когда больного ребёнка пока нет. Ретроспективное — консультирование после рождения больного ребёнка, оценка риска для будущих детей.
Показания для медико-генетического консультирования: наличие наследственного заболевания в семье, кровнородственный брак, возраст родителей, неблагоприятный анамнез беременностей, воздействие тератогенов, бесплодие неясного генеза.
Задачи медико-генетического консультирования: установление точного диагноза, пренатальная диагностика, определение типа наследования, оценка риска рождения больного ребёнка, пропаганда генетических знаний, выявление гетерозиготных носителей.
Ооплазматическая сегрегация — неравномерное распределение цитоплазматических компонентов (детерминантов) яйцеклетки уже на стадии её созревания, что определяет дальнейшую судьбу клеток зародыша на ранних этапах дробления.
Фазы оплодотворения: 1) сближение гамет, 2) активация гамет, 3) слияние (сингамия). Сближению способствуют: синхронность гаметогенеза, приспособления к совокуплению, избыточная продукция сперматозоидов, крупный размер яйцеклетки.
Активация яйцеклетки при оплодотворении запускает кортикальную реакцию (предотвращает полиспермию) и возобновление мейоза. Активация сперматозоида — акросомальная реакция (выброс ферментов для проникновения через оболочки яйцеклетки).
Полиспермии у млекопитающих препятствует: связывание сперматозоида с рецептором блестящей оболочки и последующая блокада остальных рецепторов; у других животных — изменение электрического потенциала мембраны и образование оболочки оплодотворения.
Зигота — одноклеточная стадия после слияния гамет, содержит диплоидный набор хромосом (от обоих родителей), начинает серию митотических делений дробления.
Дробление зиготы заканчивается формированием многоклеточной однослойной бластулы. Общие свойства делений дробления: клетки не растут (суммарный объём не меняется), ДНК удваивается каждый раз, дробление асинхронно.
Полное равномерное дробление — для изолецитальных яиц (ланцетник). Радиальный тип, бластомеры одинакового размера, образуется морула → целобластула (тонкостенная, с обширным бластоцелем).
Полное неравномерное дробление — характерно для умеренно телолецитальных яиц (амфибии): бластомеры на анимальном полюсе мельче, на вегетативном — крупнее (больше желтка). Образуется амфибластула.
Неполное дискоидальное дробление — для резко телолецитальных яиц (птицы): дробится только участок на анимальном полюсе, желток не делится. Образуется дискобластула, бластоцель в виде щели под бластодермой.
Неполное поверхностное дробление — для центролецитальных яиц (насекомые): ядра делятся в толще желтка и мигрируют к периферии, где образуется слой клеток (бластодерма) вокруг центрального желтка.
У млекопитающих дробление полное, неравномерное, асинхронное. Образуется морула (16-32 клетки) → трофобласт (наружный слой) + эмбриобласт (внутренняя масса) → бластоциста с бластоцелем.
Инвагинация (впячивание) — характерна для ланцетника: участок бластулы впячивается в бластоцель, образуя двухслойный зародыш. Деляминация (расслоение) — у кишечнополостных: клетки бластодермы расслаиваются на эктодерму и энтодерму.
Иммиграция (вселение) — клетки бластулы внедряются в бластоцель и образуют энтодерму. Эпиболия (обрастание) — микромеры наслаиваются на макромеры; за счёт микромеров — эктодерма, макромеров — энтодерма. У амфибий сочетаются инвагинация и эпиболия.
Телобластический способ образования мезодермы — мезодерма формируется из специальных крупных клеток (телобластов) на краях бластопора. Характерен для первичноротых (моллюски, кольчатые черви, членистоногие).
Энтероцельный способ — мезодерма образуется как выпячивания стенки первичной кишки (энтодермы). Характерен для вторичноротых (иглокожие, хордовые, в т.ч. ланцетник).
Нейруляция — образование осевых органов: нервной трубки и хорды. Эктодерма утолщается в нервную пластинку → нервные валики → нервная трубка (невроцель). Хорда обособляется из первичной кишки. По бокам формируются сомиты из мезодермы.
Эктодерма → нервная система, органы чувств, эпидермис, эмаль зубов. Энтодерма → эпителий средней кишки, пищеварительные железы, дыхательная система. Мезодерма → опорно-двигательный аппарат, мочеполовая система, кровеносная система, соединительная ткань.
К раннему развитию относят: оплодотворение, дробление, гаструляцию. Динамика активации генов: на ранних стадиях развитие идёт за счёт материнских РНК/белков, постепенно (с определённого момента) активируются собственные гены зародыша.
Морфогенез — формирование формы органа/организма в процессе развития. Механизмы: пролиферация, дифференцировка, морфогенетическое перемещение клеток, эмбриональная индукция, сортировка/адгезия клеток, межклеточные взаимодействия, программированная гибель клеток (апоптоз).
Дифференцировка клеток — процессы, ведущие к стабильным морфо-физио-биохимическим различиям между клетками общего происхождения. Первопричина — различия в спектре активных генов (наборе синтезируемых белков). Межклеточные взаимодействия — важный механизм на всех стадиях.
Связь: неравномерное распределение цитоплазматических детерминантов яйцеклетки (ооплазматическая сегрегация) уже на ранних стадиях определяет, какие гены будут активированы в потомках бластомеров — то есть запускает первичную дифференцировку клеток.
Компетенция — способность клеток дифференцироваться в нескольких направлениях под действием внешних факторов. В эмбриогенезе меняется: тотипотентность (зигота, ранние бластомеры) → плюрипотентность (бластула) → мультипотентность → унипотентность.
Перемещение клеток важно для формирования структуры зародыша (гаструляция, миграция нервного гребня и др.). Пример: миграция первичных половых клеток к гонадам, перемещение клеток нервного гребня в разные органы.
Эмбриональная индукция — воздействие одной ткани (индуктора) на другую, вызывающее новую дифференцировку. Первичная эмбриональная индукция — воздействие хорды и мезодермы на эктодерму, в результате которой формируется нервная трубка.
Вторичные индукции — последующие индукционные влияния (после первичной), при которых одна группа клеток через сигнальные молекулы (морфогены, факторы роста) запускает дифференцировку соседних клеток, формируя сложные органы.
Межклеточные взаимодействия: 1) прямые контакты мембран, 2) диффузия веществ между клетками, 3) через внеклеточный матрикс. Роль: активация специфических генов, индукция дифференцировки на всех стадиях развития.
Роль гормонов в эмбриогенезе: на ранних стадиях развитие регулируется индукционными взаимодействиями клеток и материнскими гормонами; позже появляются собственные гормоны зародыша, усиливающие дифференцировку и координирующие развитие.
Сортировка и адгезия клеток обеспечивают правильное распределение и группировку клеток разных типов при формировании тканей и органов (например, сортировка клеток при гаструляции). Молекулярный механизм — белки клеточной адгезии (кадгерины, интегрины и др.), узнающие «свои» клетки.
Гибель клеток необходима для образования структур (протоки, отверстия). Два типа: апоптоз (физиологическая, генетически запрограммированная гибель, часть нормального морфогенеза) и некроз (патологическая гибель из-за повреждающих факторов).
Механизмы роста: увеличение размера клеток, увеличение числа клеток, увеличение межклеточного вещества. Неограниченный рост — продолжается всю жизнь (рыбы). Ограниченный рост — выходит на плато (s-образная кривая), характерен для большинства позвоночных.
Рост человека в целом описывается s-образной кривой (быстрый рост → замедление → плато). Тимус растёт быстро в детстве, затем уменьшается (инволюция). Мозг растёт быстро в раннем возрасте, затем рост замедляется. Половые органы быстро растут в пубертате.
Генетический контроль роста действует на протяжении всего периода роста через факторы роста и гормоны (соматотропин — гипофиз, гормоны щитовидной железы, половые гормоны), а также через тканеспецифические ингибиторы — кейлоны.
Конституциональный тип — особенности внешних форм тела, функций и поведения человека. Классификация Черноруцкого: астенический (узкое сложение), нормостенический (пропорциональное), гиперстенический (широкое, плотное сложение).
Старение — постепенное снижение приспособительных возможностей организма с возрастом. «Программные» («запрограммированные») гипотезы старения: старение заложено в генетической программе развития (как продолжение онтогенеза).
«Стохастические» гипотезы старения: старение — результат случайного накопления повреждений (соматических мутаций, ошибок синтеза белков, повреждения ДНК) под действием внутренних и внешних факторов в течение жизни.
Повреждение ДНК — одна из главных причин старения (разрывы, сшивки, депуринизация → соматические мутации). Свободнорадикальная теория: активные формы кислорода (продукты метаболизма) повреждают ДНК и другие молекулы, накапливая повреждения с возрастом.
Репарация ДНК устраняет повреждения, обеспечивая стабильность генетического материала и гомеостаз на генетическом уровне — это сдерживает накопление мутаций и тем самым замедляет старение организма.
На генетическом уровне при старении: повреждение ДНК, нарушение репликации, мутации, изменение свойств белков хроматина, нарушение функции репарационных ферментов. Причины: свободные радикалы, внешние факторы (излучение, химвещества).
На клеточном уровне при старении: снижение способности к делению, уменьшение числа функциональных клеток, изменение формы ядра, нарушение структуры митохондрий и рибосом, повреждение мембран лизосом.
На тканевом/органном уровне: избыточное развитие соединительной ткани, атрофические/дистрофические изменения, уменьшение количества клеток паренхимы. На системном уровне: снижение эффективности нервной, эндокринной, иммунной, сердечно-сосудистой систем.
Физиологическая регенерация — восстановление структур, изнашиваемых в нормальной жизнедеятельности. Значение: основа структурного гомеостаза, обновление клеточного состава организма (постоянство ~10¹³-10¹⁴ клеток) на протяжении всего онтогенеза.
Физиологическая регенерация осуществляется на молекулярном (обновление белков), субклеточном/клеточном (обновление органелл, деление клеток) и тканевом уровнях (обновление эпителия, крови и др.).
Репаративная регенерация — вторичное восстановление повреждённых органов/тканей после повреждения. Признаки: вторичность развития, наличие повреждения как причины, различный масштаб восстановления (зависит от вида/уровня организации).
Масштаб репаративной регенерации: у плоских червей и гидры — большой (восстановление целого организма из малой части, у гидры — из 1/200), у высших животных масштаб регенерации значительно меньше (заживление ран).
Атипичная регенерация — регенерировавший орган качественно/количественно отличается от утраченного. Гетероморфоз — появление иной структуры (плавник вместо конечности у аксолотля). Гомоморфоз — регенерация именно утраченного органа (норма).
Эпиморфоз — восстановление органа путём роста новой части (регенерата) от раневой поверхности, старая и новая части различимы. Характерен для конечностей тритонов, хвоста ящериц, рогов оленей.
Морфаллаксис — регенерация через перестройку и рост оставшейся части органа/организма, без разграничения старых и новых частей (перестройка захватывает весь орган). Характерен для инфузорий, планарий, кишечнополостных.
Регенерация путём заполнения дефекта — рост ткани идёт от раневой поверхности внутрь раны (в отличие от эпиморфоза, где рост идёт наружу). Характерна для мышц, костей, кожи млекопитающих (опыты Студитского).
Регенерационная гипертрофия: восстанавливается масса, но не форма органа; рост идёт не от раневой поверхности, а за счёт остатка органа; восстанавливаются все ткани (по органному типу). Характерна для печени, лёгких, почек, надпочечников.
Регенерационная гипертрофия происходит на клеточном уровне через пролиферацию и гипертрофию клеток (полиплоидизация, увеличение числа органелл). «Внутриклеточная репаративная регенерация» — восстановление повреждённых структур внутри самой клетки без её деления.
Эволюционная характеристика: чем выше уровень организации, тем меньше масштаб регенерации (у низших — восстановление целого организма из части, у высших — только заживление ран и регенерационная гипертрофия отдельных органов).
Регуляторные механизмы регенерации: внутриклеточные, внутритканевые (местный гуморальный контроль — кейлоны), межтканевые (дистантный гуморальный контроль — гормоны, факторы роста), гормональные (тиреоидные гормоны, гормон роста), нервные (трофическая функция).
Стволовые клетки — низкодифференцированные клетки с высоким потенциалом деления и дифференцировки. По потенциалу: тотипотентные (любые типы клеток + внезародышевые), плюрипотентные, мультипотентные, унипотентные.
Региональные стволовые клетки присутствуют в тканях взрослого организма и обеспечивают их обновление и регенерацию. Гемопоэтические стволовые клетки дают клетки крови; мезенхимальные — дают клетки соединительной ткани, кости, хряща, жира.
Регенерационная способность сохраняется в течение жизни (масштаб регенерации не зависит от возраста), но скорость регенерации с возрастом снижается из-за уменьшения пролиферативной активности клеток.
Ихтиопсидный тип мозга (рыбы, амфибии): ведущий отдел — средний мозг (зрительные доли), передний мозг небольшой и выполняет преимущественно обонятельную функцию, кора не развита.
Зауропсидный тип мозга (пресмыкающиеся, птицы): передний мозг крупнее, развиты полосатые тела (высший интегрирующий центр), на поверхности — островки древней коры; средний мозг теряет ведущее значение.
Маммалийный тип мозга (млекопитающие): сильное развитие переднего мозга за счёт коры (высшие центры анализаторов), есть комиссуры между полушариями, развит промежуточный мозг и мозжечок, в среднем мозге — четверохолмие.
Маммалийный тип характерен только для млекопитающих — высокоразвитая кора, интегрирующая все виды чувствительности и высшую нервную деятельность, хорошо развитый мозжечок (см. вопрос 292).
Пороки развития мозга у человека: рахисхиз (незакрытие спинномозгового канала), прозэнцефалия (нет разделения полушарий, несовместима с жизнью), агирия (нет извилин), олигогирия с пахигирией (мало утолщённых извилин, грубая олигофрения).
Нарушения развития сердца: эктопия сердца (аномальное расположение вне грудной клетки), двухкамерное сердце (несовместимо с жизнью), дефект межпредсердной перегородки, дефект межжелудочковой перегородки (нарушают гемодинамику).
В эмбриогенезе закладывается 6 пар жаберных артериальных дуг (1-2 пары редуцируются). У наземных позвоночных 3-я пара становится сонными артериями, 4-я пара — дугами аорты (основные сосуды большого круга).
Пороки сосудов сердца: персистирование обеих 4-х дуг (нарушение глотания), персистирование общего артериального ствола (смешение крови, смертельно), персистирование боталлова протока (открытый артериальный проток — сброс крови из БКК в МКК).
Пороки половых желёз: первичный гермафродитизм (овотестис — сочетание ткани семенника и яичника), крипторхизм (неопущение яичек в мошонку), мужская маточка (рудимент мюллерова канала у мужчин).
Предпочка (пронефрос) — самая примитивная почка, функционирует только в эмбриональном периоде (у некоторых круглоротых — во взрослом состоянии). 6-12 нефронов без прямой связи кровеносной и выделительной систем (продукты обмена попадают в целом).
Первичная почка (мезонефрос) функционирует у эмбрионов всех позвоночных и у взрослых рыб/амфибий. Имеет больше нефронов, есть прямая связь с кровеносной системой (капиллярный клубочек в капсуле нефрона) — более эффективная фильтрация.
Вторичная почка (метанефрос) — окончательная почка высших позвоночных (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие, человек). Множество нефронов с петлёй (петля Генле), высокая эффективность фильтрации и концентрации мочи.
Пороки почек по филогенезу: сегментированная вторичная почка (рекапитуляция эмбрионального строения), удвоение почки (нарушение слияния зачатков), тазовое расположение почки (нарушение миграции почки в эмбриогенезе).
Нарушение редукции вольфовых каналов у женщин (кисты, злокачественное перерождение); удвоение матки (неполное срастание мюллеровых каналов); разделённая матка (срастание каналов без разрушения внутренней стенки).
Атавистические аномалии зубов: гомодонтная зубная система (все зубы одинаковой конической формы), трёхбугорчатое строение коренных зубов, прорезывание сверхкомплектных зубов (в т.ч. на твёрдом нёбе).
См. вопрос 304 — атавизмы зубной системы человека: гомодонтия, трёхбугорчатые коренные зубы, сверхкомплектные зубы — рудиментарные признаки, отражающие филогенез зубной системы предков человека.
Аномалии пищеварительной трубки: атрезии (заращение) пищевода/кишечника, дивертикул Меккеля (остаток желточного протока); печени/поджелудочной железы — добавочные доли, кольцевидная поджелудочная железа, аномалии протоков.
При нарушении закладки жаберных щелей: латеральные свищи шеи (сохранение связи с глоткой или кожей — внутренние/наружные шейные синусы) и латеральные кисты шеи (зачаток не связан ни с глоткой, ни с поверхностью, заполнен жидкостью/воздухом).
Дизентерийная амёба (Entamoeba histolytica): мелкая вегетативная форма (8-20 мкм, в просвете кишки), крупная вегетативная форма (до 45 мкм, с эритроцитами в цитоплазме, в язвах), тканевая форма (мельче крупной, без эритроцитов, в тканях).
Эксцистирование — выход амёбы из цисты в активную (вегетативную) форму в толстой кишке человека; начало размножения и патогенного действия (симптомы дизентерии).
Инцистирование — превращение вегетативной (просветной) формы амёбы в цисту в неблагоприятных условиях (при выходе из организма) — обеспечивает выживание во внешней среде и передачу инвазии.
Трансформация просветной формы в крупную вегетативную происходит в благоприятных условиях (достаточно питательных веществ) — амёба активно размножается, увеливается, становится патогенной (инвазия в ткани).
Заражение амебиазом — фекально-оральный путь через загрязнённую воду/пищу, содержащую цисты. Диагностика — микроскопия фекалий на наличие цист и вегетативных форм амёбы.
Трофозоит лямблии — вегетативная грушевидная форма с 2 ядрами и присасывательным диском, обитает в тонком кишечнике, питается через поверхность, передвигается жгутиками, размножается продольным делением.
Жизненный цикл лямблии: трофозоит (вегетативная стадия в кишечнике) → цисты (выделяются с фекалиями) → попадание цист в окружающую среду → заражение через грязную воду/пищу (фекально-оральный путь).
Trichomonas vaginalis — передаётся половым путём, локализуется в мочеполовых органах. Диагностика — микроскопия выделений, культуральный метод, ПЦР. Профилактика — барьерная контрацепция, обследование партнёров.
Балантидий кишечный — крупная вегетативная форма (амёбовидная, с ядром и псевдоподиями) и циста (толстая защитная оболочка, содержит зрелое ядро, обеспечивает выживание во внешней среде и заражение).
Балантидий: источник заражения — свиньи (резервуар), заражение через недостаточно обработанное мясо или загрязнённую воду/пищу. Жизненный цикл: тканевая форма у свиньи → циста → цисты разрушаются в кишечнике человека → трофозоиты размножаются и снова образуют цисты.
Toxoplasma gondii — вегетативная форма (тахизоит) — мобильная, активно проникает в клетки. Локализация: мозг, лёгкие, печень, сердце, клетки нервной системы, макрофаги, эндотелий.
Жизненный цикл токсоплазмы в окончательном хозяине (кот): ооцисты с калом → созревание во внешней среде → заражение кота → размножение бесполым путём в кишечнике → выделение новых ооцист с калом.
Жизненный цикл токсоплазмы в промежуточном хозяине (человек и др. животные): заражение ооцистами/тахизоитами → бесполое размножение (эндодиогения) в тканях → формирование тканевых цист с брадизоитами (хроническая форма).
Заражение токсоплазмозом: геооральный путь (ооцисты от кошек из почвы), алиментарный (недоваренное мясо с тахизоитами/цистами), реже — трансплацентарный. Диагностика: паразитологическая, иммунологическая (антитела), ПЦР.
Экзоэритроцитарная (тканевая) шизогония малярийного плазмодия — бесполое размножение в клетках печени после укуса комара; заканчивается выходом мерозоитов в кровь, которые внедряются в эритроциты.
Эритроцитарная шизогония — мерозоиты внедряются в эритроциты → шизонт растёт, питаясь гемоглобином → размножается шизогонией → эритроцит разрушается, мерозоиты выходят в плазму и заражают новые эритроциты (циклы соответствуют приступам лихорадки).
В окончательном хозяине (самка комара Anopheles) происходит половое развитие плазмодия: гаметоциты из крови человека образуют гаметы → зигота → ооциста в стенке кишечника комара → спорозоиты, мигрирующие в слюнные железы.
Патогенное действие малярийного плазмодия: разрушение эритроцитов (анемия, гемолиз), приступы лихорадки (циклы шизогонии), увеличение печени/селезёнки. Диагностика — микроскопия толстого мазка/тонкого мазка крови (обнаружение паразитов в эритроцитах).
Жизненный цикл сибирского (кошачьего) сосальщика: яйцо в воде → мирацидий → моллюск Bithynia (спороциста-редия-церкарий) → рыба семейства карповых (метацеркарий) → человек/кошка/собака (окончательные хозяева). Заболевание — описторхоз.
Жизненный цикл легочного сосальщика: яйцо в воде → мирацидий → моллюск рода Melania → раки/крабы (метацеркарий) → человек/кошка/собака (окончательные хозяева). Заболевание — парагонимоз.
Жизненный цикл печёночного сосальщика: яйцо в воде → мирацидий → малый прудовик (спороциста-редия-церкарий) → адолескарии на растениях у водоёма → крупный рогатый скот/человек (окончательные хозяева). Заболевание — фасциолёз.
Жизненный цикл свиного цепня: яйцо/онкосфера → финна в мышцах свиньи (промежуточный хозяин) → половозрелая форма в кишечнике человека (окончательный хозяин). Заболевание — тениоз.
Цистицеркоз — заражение финнозными стадиями свиного цепня (человек становится промежуточным хозяином). Пути: аутоинвазия (заброс зрелых члеников в желудок при рвоте) или проглатывание яиц из загрязнённой пищи. Профилактика — личная гигиена, борьба с тениозом.
Жизненный цикл бычьего цепня: яйцо/онкосфера → финна в мышцах крупного рогатого скота (промежуточный хозяин) → половозрелая форма в кишечнике человека (единственный окончательный хозяин). Заболевание — тениаринхоз.
Жизненный цикл карликового цепня — особенность: может проходить полный цикл в одном организме человека без промежуточного хозяина (онкосфера → цистицеркоид в ворсинках кишечника → половозрелая форма), что облегчает аутоинвазию.
Карликовый цепень (Hymenolepis nana): размеры 1,5-5 см, сколекс с крючьями и присосками. Диагностика — обнаружение яиц в фекалиях (округлые, бесцветные, до 40 мкм). Профилактика — гигиена, борьба с грызунами/насекомыми.
Жизненный цикл эхинококка: яйцо/онкосфера → финна (пузырь) в печени промежуточного хозяина (овца, человек и др.) → половозрелая форма в кишечнике собаки/волка (окончательный хозяин). Заболевание — эхинококкоз.
Жизненный цикл альвеококка: аналогичен эхинококку, но промежуточные хозяева — мышевидные грызуны и человек, окончательные — собака, волк, лисица, песец. Заболевание — альвеококкоз (финна растёт инвазивно, как опухоль).
Жизненный цикл лентеца широкого: яйцо в воде → корацидий → циклоп (процеркоид) → рыба (плероцеркоид) → человек/плотоядные (окончательные хозяева). Заболевание — дифиллоботриоз.
Гермафродитные членики цепней/лентеца содержат и мужские, и женские половые органы (созревающие). Зрелые членики — матка заполнена яйцами, остальные органы редуцированы/атрофированы (отличие — строение матки: разветвлённая у цепней, спиралевидная у лентеца).
Половозрелая особь: эхинококк мелкий (3-5 мм, 3-4 членика), альвеококк ещё мельче, с меньшим числом крючьев. Финна эхинококка — крупный пузырь с дочерними пузырями внутри; финна альвеококка — скопление мелких пузырьков, растущих наружу (инвазивный рост).
Острица (Enterobius vermicularis): небольшой червь (самка 10-12мм, самец 2-5мм), везикула на головном конце. Локализация — нижний отдел тонкой/начало толстой кишки. Диагностика — обнаружение яиц в перианальном мазке.
Жизненный цикл острицы: оплодотворение в кишечнике → самка откладывает яйца в перианальных складках ночью (зуд) → яйца становятся инвазионными через 4-6 часов → заражение фекально-оральным путём (часто аутоинвазия через грязные руки).
Аскарида человеческая (Ascaris lumbricoides): крупный геогельминт, паразитирует только у человека. Локализация — тонкий кишечник. Диагностика — обнаружение яиц в фекалиях.
Жизненный цикл аскариды: яйца с фекалиями → дозревание в почве (21-24 суток) → проглатывание яйца → личинка в кишечнике → миграция через кровь, печень, лёгкие, бронхи, трахею, глотку → повторное проглатывание → половозрелая форма в кишечнике (миграция ~2 недели).
Власоглав (Trichocephalus trichiurus): передний конец тонкий (волосовидный), задний утолщён. Локализация — слепая и восходящая ободочная кишка. Диагностика — яйца лимонообразной формы с пробочками на полюсах в фекалиях.
Жизненный цикл трихинеллы: личинки в мясе → освобождение в кишечнике → половозрелые формы (кишечная стадия) → личинки мигрируют через лимфу/кровь (миграционная стадия) → оседают в мышцах, капсулируются (мышечная стадия). Окончательный=промежуточный хозяин (один организм).
Trichinella spiralis: микроскопические размеры (самки 3-4мм, самцы 1,5-2мм), живорождение. Локализация: половозрелые — тонкий кишечник, личинки — поперечно-полосатые мышцы (диафрагма, межрёберные и др.). Диагностика — биопсия мышц, иммунологические методы.
Развитие иксодовых клещей: яйцо (без прокормителя) → личинка (3 пары ног, прокормители — ящерицы, мелкие грызуны) → нимфа (4 пары ног, прокормители — зайцы, белки, крысы) → имаго (прокормители — крупные животные, человек).
Иксодовые клещи медицинского значения: таёжный клещ (болезнь Лайма, клещевой энцефалит), собачий клещ (туляремия, шотландский энцефалит), пастбищный клещ (таёжный энцефалит), клещи Hyalomma (крымская геморрагическая лихорадка, туляремия, бруцеллёз).
Аргазовые клещи: серого цвета, ~1 см, без щитков, краевой рант (утолщение по бокам), ротовой аппарат расположен вентрально. Поселковый клещ — переносчик и резервуар возвратного клещевого тифа.
Чесоточный клещ (Sarcoptes scabiei): тело широкоовальное (до 0,4мм), укороченные ноги с присосками, дышит через поверхность тела, нет глаз. Вызывает чесотку (внутрикожные ходы, сильный зуд ночью, вторичная инфекция).
Головная вошь: размер 2-3мм, тело сплющено дорсо-вентрально, 3 пары ног с коготками. Развитие с неполным метаморфозом, яйца (гниды) приклеены к волосам. Медицинское значение — педикулёз, переносчик сыпного тифа.
Платяная вошь: крупнее головной (до 4,7мм), живёт на белье/одежде. Откладывает яйца на волоски ткани. Медицинское значение — специфический переносчик сыпного и возвратного тифа.
Человеческая блоха (Pulex irritans): тело сжато с боков, прыгательные ноги, бескрылое насекомое с полным метаморфозом (личинка-куколка-взрослая). Медицинское значение — переносчик чумы, может быть промежуточным хозяином ленточных червей.
Отличия малярийного (Anopheles) и немалярийного (Culex) комара по стадиям: яйцо (Anopheles — отдельно с поплавками на поверхности воды; Culex — кучкой, плотиком), личинка (Anopheles располагается горизонтально у поверхности, без сифона; Culex — под углом, с сифоном), куколка, имаго (поза при посадке: Anopheles держит тело под углом, Culex — параллельно поверхности).
Медицинское значение: Anopheles — переносчик малярии; Culex/Aedes — переносчики других инфекций (энцефалиты, филяриоз и др.). Профилактика — осушение водоёмов, использование репеллентов, инсектициды, сетки на окнах.
Формы паразитизма: истинный (закономерный, эволюционно обусловленный), ложный (случайный, у обычно свободноживущего вида), облигатный (обязателен для вида), факультативный (вид может жить свободно, но может паразитировать).
Пути проникновения паразитов в организм хозяина: через пищеварительный тракт (загрязнённая еда/вода), через кожу (контакт с почвой/водой), через дыхательные пути, через кровь (укусы насекомых), через половые пути.
Адаптации паразитов: прикрепление и проникновение в хозяина, обход иммунной системы, размножение внутри хозяина, изменение поведения хозяина, способность к длительному выживанию в неблагоприятных условиях организма-хозяина.
Окончательный хозяин — паразит достигает половой зрелости. Промежуточный хозяин — паразит проходит личиночное развитие, но не достигает зрелости. Резервуарный хозяин — может быть заражён, но не обязателен для цикла развития паразита.
Зоонозные заболевания передаются от животных человеку (трихинеллёз, токсоплазмоз, эхинококкоз, малярия — переносчик-комар). Антропонозные — передаются только между людьми (например, некоторые формы гельминтозов с прямым контактным путём, как энтеробиоз).
Влияние паразита на хозяина: разнообразно — заболевания, снижение иммунитета, аллергические реакции, повреждение органов/тканей; может быть острым (явные симптомы) или скрытым (хроническое, постепенное ухудшение здоровья).
Реакции хозяина на паразита: иммунный ответ, воспаление, лихорадка, изменения поведения и физиологии — направлены на уничтожение или избавление от паразита для сохранения здоровья и выживания хозяина.
Природный очаг — территория, где циркулирует возбудитель среди диких животных (резервуаров) при участии переносчиков. Компоненты: возбудитель, носители/резервуары инфекции, переносчики, восприимчивые организмы, благоприятные природные условия (климат, ландшафт).