АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Регуляция транскрипции и трансляции (синтеза белков) у бактерий и высших организмов.

Каждая клетка содержит полный набор молекул ДНК. С информацией о строении всех полипептидных цепей, какие только могут быть синтезированы в данном организме. Однако в определенной клетке реализуется только часть этой информации, Как же осуществляется регуляция этого процесса?

В настоящее время выяснены только отдельные механизмы синтеза белков. Большинство белков-ферментов образуется только в присутствии веществ-субстратов, на которые они действуют. Строение белка-фермента закодировано в соответствующем гене (структурный ген). Рядом со структурным геном находится другой ген-оператор. Кроме того в клетке присутствует особое вещество – репрессор, способное взаимодействовать как с геном-оператором, так и с веществом-субстратом. Синтез репрессора регулируется геном-регулятором. обувь демар отзывы

Присоединившись к гену-оператору, репрессор препятствует нормальному функционированию соседнего с ним структурного гена. Однако, соединившись с субстратом, репрессор утрачивает способность соединяться с геном-оператором и и препятствовать синтезу и-РНК. Образованием самих репрессоров управляют особые гены-регуляторы, функционирование которых управляется репрессорами второго порядка. Вот почему не все, а только специфические клетки реагируют на данный субстрат синтезом соответствующего фермента.

На этом, однако, иерархия репрессорных механизмов не прерывается имеются репрессоры и более высоких порядков, что говорит об удивительной сложности связанного с запуском гена в клетке.

Считывание заключенного в и-РНК «текста» прекращается когда этот процесс доходит до стоп-кодона.

Билет 27

Понятие о популяции и чистых линиях. Эффективность отбора в чистых линиях и популяциях. Популяция – это группа организмов одного вида, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющая определённый ареал обитания и изолированная от других групп организмов данного вида. В популяции возможны любые спаривания входящих в её состав особей. Организмы каждой популяции отличаются друг от друга генотипом. Сумма всех генотипов популяции составляет её генофонд. Популяции являются частью вида. Они встречаются как среди диких, так и культурных растений и домашних животных. В качестве популяции можно рассматривать любую породу животных или стадо той же породы, если животных разводят «в себе» без завоза из других зон и хозяйств. В противоположность популяции, чистая линия представляет собой потомство одного самоопыляющегося растения. От популяции чистая линия отличается высокой степенью гомозиготности. Она состоит из сходных по генотипу организмов. У животных нет чистых линий, так как высокая гомозиготность и однородность генотипов может быть достигнута только самоопылением, а наиболее близкое родственное спаривание – братьев и сестёр – хотя и повышает гомозиготность, но приводит к резкому снижению жизнеспособности и продуктивности потомства. Классическую работу по изучению структуры популяции выполнил В. Иогансен. Результаты своих исследований, проведенных на фасоли, он опубликовал в статье «О наследовании в популяциях и чистых линиях». Иогансен избрал объектом исследования популяций самоопылителей, которые можно было легко разложить на группы потомков отдельных самоопыляющихся растений, то есть получить чистые линии. Вначале им была определена масса большого числа семян фасоли исходной популяции и построен по этому признаку вариационный ряд. В дальнейшем автор проводил отбор среди растений с мелкими и крупными семенами. Отбор в пределах популяции оказался эффективным, то есть потомство от растений с крупными семенами имело этот признак выше среднего значения для популяции, а потомство, полученное от мелкосемянных форм - ниже. Когда же Иогансен начал работу с чистой линией, то он обнаружил, что в пределах чистой линии отбор не даёт результата. Потомство от крупносемянных и мелкосемянных растений по массе семян практически не различалось. Таким образом, как показали результаты исследований, отбор в популяциях эффективен, а в чистых линиях не даёт результата. Это связано с тем, что популяции состоят из организмов разных генотипов, а в пределах чистой линии все организмы имеют одинаковый генотип. Так как у животных нет чистых линий, то практически по любому признаку отбор среди них будет эффективен. Закон Харди – Вайнберга для панмиктической популяции. Панмиктической или идеальной популяцией называется большая по численности популяция, в которой происходит спаривание любых животных, независимо от их генотипа, и на которую не действуют факторы, способные нарушить её равновесие. Харди и Вайнбергом независимо друг от друга был проведён математический анализ распределения генов и генотипов такой популяции. Они установили, что в этом случае популяция находится в равновесии и частота генотипов выражается формулой: = 1, где p - частота доминантного гена А, q – частота его рецессивного аллеля а, причём. Формулу Харди - Вайнберга можно получить, используя решетку Пеннета, записав в заголовках столбцов и строчек частоты гамет А и а, а на их пересечении – результаты соединения этих гамет. ♂ ♀ р А q a р А p ² AA pq Aa q a pq Aa q² aa Общая формулировка закона Харди – Вайнберга гласит, что при отсутствии факторов, изменяющих концентрации генов, популяция из поколения в поколение сохраняют эти соотношения постоянными. Этот принцип называют ещё равновесным распределением. Следует учесть, что равновесие достигается за одно поколение. Какими бы ни были значения частот аллелей р и q, достаточно одного поколения случайных скрещиваний, чтобы генотипические частоты потомков пришли в соответствие с законом Харди – Вайнберга. В небольших по размеру популяциях неизбежны заметные колебания частот аллелей на основе случайности. Поэтому сохранение равновесного распределения частот генотипических классов в ряду поколений можно ожидать лишь в достаточно больших по численности популяциях. Используя закономерности, установленные Харди и Вайнбергом, можно определить численность организмов различных генотипов. Для этого нужно знать частоты генов, которые определяются по соответствующим формулам. Например, в популяции животных голштинской породы численностью 12000 голов встречаются коровы чёрно- и красно-пёстрой масти. Причём чёрно-пёстрая масть является доминантой. Установлено, что частота гена чёрно-пёстрой масти (А) 0.8, а красно-пёстрой (а) – 0.2. Требуется определить, сколько животных чёрно-пёстрой масти являются гомозиготными (АА) и сколько – гетерозиготными (Аа). Подставив значения частот аллелей в формулу Харди – Вайнберга, получим: Чтобы определить численность животных каждого генотипа, нужно количество их в популяции умножить на частоту генотипа, определяемую по формуле. АА (черно-пестрые) = 12000 х 0,64 = 7680 Аа (черно-пестрые) = 12000 х 0,32 = 3840 аа (красно-пестрые) = 12000 х 0,04 = 480 Если в каком-либо локусе больше двух аллелей, то формула усложняется. Например, при трёхаллельном локусе она будет иметь следующий вид:,где p, q и r, соответственно частоты генов А, В и С.

Билет 28

Основными факторами такой эволюции являются:

1) мутации;

2) отбор (естественный и искусственный);

3) генетико-автоматические процессы, или, по-другому, дрейф генов - процессы чисто случайных изменений концентраций аллелей или зависимых от других генетических процессов - сопряженный дрейф аллелей;

4) миграции - естественные процессы смешения популяций или искусственное скрещивание друг с другом разных пород, сортов и видов.

1. Мутации изменяют частоту генов в популяциях. Частота мутирования гена — 10-5 – 10-7 на поколение. Учитывая большое количество генов у человека (порядка 30 0000), до 6% его гамет несут мутантные гены. Доминантные мутации проявляются уже в первом поколении и сразу же подвергаются действию естественного отбора. Рецессивные мутации (возникают значительно чаще) сначала накапливаются в популяции и только с появлением рецессивных гомозигот начинают проявляться фенотипически и подвергаться действию естественного отбора.

Насыщенность природных популяций рецессивными мутациями называется генетическим грузом и имеет большое значение для выживания вида. Генетическим грузом в человеческих популяциях объясняется появление до 5% потомков с генетическими дефектами. Накопление мутантных аллелей способствует комбинативной изменчивости, приводящей к генетической гетерогенности (генетическому полиморфизму) природных популяций. Средняя степень гетерозиготности в популяциях растений составляет 17%, у беспозвоночных — 13,4%, у позвоночных — 6,6%, у человека — около 6,7%. Мутационный процесс обеспечивает разнообразие эволюционного материала.

2. Дрейф генов - это случайные колебания частот генов в малых популяциях. Предположим, что на необитаемый остров попало зерно гетерозиготного самоопыляемого растения. Исходная популяция будет состоять на 100% из гетерозиготных особей (Аа). В первом поколении уже будет содержаться только 50% гетерозиготных особей: Р: Аа х Аа, F1 будет: АА + 2Аа + аа. Гомозиготы (АА и аа) дадут только гомозиготных потомков, а гетерозиготы — расщепление 1:1 (поровну гомо- и гетерозигот), поэтому в F2 уже будет 25% гетерозигот.

3. Изоляция - это ограничение свободы скрещивания. Она способствует дивергенции — разделению популяций на отдельные группы и изменению частот генотипов. Различают географический (горные хребты, реки, проливы и т.п.), генетический (неполноценность гибридов, различные наборы хромосом), экологический (различные экологические ниши, размножение при разных температурах) и морфофизиологический (различия в строении половых органов) типы изоляции. В человеческих популяциях наиболее существенной является эколого-этологическая изоляция, включающая религиозные и морально-этические ограничения браков. В малых человеческих популяциях (демах, изолятах) наблюдаются дрейф генов и инбридинг (родственные браки). Эти браки нежелательны, они приводят к инбредной депрессии, так как у родственников высокая степень вероятности гетерозиготности по одному и тому же рецессивному патологическому гену. Например, частота больных фенилкетонурией при неродственных браках составляет 1:15000, а при родственных — 1:7000, альбинизмом — 1:40000 и 1:3000 соответственно.

Мерой генетических последствий инбридинга служит коэффициент инбридинга - это вероятность того, что у какой-либо особи в данном локусе окажутся два аллеля, идентичные по происхождению. У детей одной супружеской пары вероятность одинаковых аллелей в одном локусе равна 1/2. У их детей эта вероятность становится 1/4 (1/2xl/2). При вступлении в брак двоюродных сибсов коэффициент инбридинга равен 1/16 (1/4х l/4).

Аутбридииг — неродственные браки. Они поддерживают высокий уровень гетерозиготности. Повышению гeтерозиготности человеческих популяций способствует миграция, масштабы которой огромны особенно в последний десятилетия. Иммиграция поставляет новые аллели или новые комбинации генотипов, а эмиграция изменяет со отношение различных генотипов в популяции. Повышение уровня гетерозиготности является одной из причин акселерации (ускорения развитияи повышения массы тела и роста людей).

4. Естественный отбор элиминирует из популяции менее удачные комбинации генов и избирательно сохраняет более удачные генотипы, тем самым, изменяя частоту генов в популяциях.

Интенсивность естественного отбора даже в современных человеческих популяциях довольно высокая: спонтанные аборты составляют примерно 50% всех зачатий; мертворождения — 3%; ранняя детская смертность— 2%; не вступают в брак около 20% людей; примерно 10% браков бесплодны. Таким образом, около 75% людей не вносят свой вклад в генофонд будущих поколений.

Помимо естественного отбора в популяциях (в том числе и человеческих) может действовать и контротбор — это отбор неблагоприятных в обычных условиях среды признаков. Например, в странах Западной Африки частота патологического гена серповидно-клеточной анемии довольно высока, в то время как в странах умеренного климата он не встречается. Такая распространенность данного гена объясняется устойчивостью гетерозигот к тропической малярии. Гомозиготы по гемоглобину А (АА) имеют нормальный гемоглобин А, способный связывать и переносить кислород, но болеют и умирают от тропической малярии. Гомозиготы рецессивные (аа) болеют серповидно-клеточной анемией, их гемоглобин 8 не связывает кислород и они погибают в раннем детском возрасте от его недостатка. Гетерозиготы (Аа) содержат и гемоглобин А (переносит кислород) и гемоглобин S (обеспечивает устойчивость к тропической малярии) и выживают в эндемичных по тропической малярии зонах.

Билет 29

Спаривание животных, находящихся в родственных отно­шениях, называют инбридингом. Родственное спаривание, или инбридинг, —метод подбора, используемый в племенном животноводстве для закрепления ценных наследственных при­знаков того или иного животного в последующих поколениях. У родственных между собой животных наблюдается сходство по определенным парам аллелей, которые они получили от общего предка. Это сходство тем больше, чем ближе степень родства.

Каждое животное в генотипе имеет аллельные гены как в гомозиготном, так и в гетерозиготном состоянии. В гетерозиготе обычно находятся вредные мутантные рецессивные гены. При инбридинге возрастает вероятность слияния тож­дественных гамет, несущих мутантные гены в гетерозиготном состоянии, и перехода их в гомозиготное состояние. Эта вероятность пропорциональна степени родства спариваемых животных (табл. 30).

Таким образом, в результате применения инбридинга проис­ходит изменение генных частот, возрастает вероятность выщепления рецессивных гомозигот, что является причиной инбредной депрессии, выражающейся в снижении жизнеспособности, пло­довитости животных, рождении аномальных особей.

Онтогенетическая адаптация — способность организма приспосабливаться в своем индивидуальном развитии к изменяющимся внешним условиям. Различают следующие подвиды:

1. генотипическая адаптация — отбор наследственно детерминированной (изменение генотипа) повышенной приспособленности к измененным условиям (спонтанный мутагенез)

2. фенотипическая адаптация — при этом отборе изменчивость ограничена нормой реакции, определяемой стабильным генотипом.

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 жизнеспособность в изменяющихся условиях среды; сохранение под влиянием естественного отбора частоты определенных вариантов генов в популяции на относительно постоянном уровне. Син.: популяционный гомеостаз.

Любая биологическая система, будь то клетка или организм, биологическая семья (наподобие пчелиной семьи) или целая генетическая популяция, обладает системными адаптивными механизмами, с помощью которых она поддерживает свое существование.

Известно, что организму свойствен целый ряд приспособительных механизмов, позволяющих ему сохранять свою внутреннюю среду и противостоять резким колебаниям внешней среды (физиологический гомеостаз). Физиологический гомеостаз, по-видимому, может действовать и на клеточном уровне посредством клеточных адаптационных физиологических механизмов (клеточный гомеостаз).

В панмиктической популяции имеются адаптационные механизмы, обеспечивающие ее существование. В основе существования панмиктической популяции как единой системы лежат в первую очередь генетические механизмы, осуществляющиеся благодаря свободному скрещиванию разнополых особей и постоянному обмену наследственной информацией между особями популяции.

Процессы, обеспечивающие способность популяции сохранять свою генетическую структуру в ответ на воздействие факторов внешней среды, недавно было предложено М. Лернером называть генетическим гомеостазом. Та же идея была сформулирована С. С. Четвериковым еще в 1926 г.: «Видовое сообщество в условиях свободного скрещивания представляет собой устойчивый агрегат, внутри которого в самих условиях свободного скрещивания заложен аппарат стабилизации численных отношений составляющих его аллеломорфных пар (законы Гарди и Пирсона)».

В основе существования генетического гомеостаза на уровне популяции лежат механизмы, обеспечивающие ее способность приспособительно поддерживать свой генетический состав. К этим механизмам относятся: 1) поддержание равновесного состояния популяции по генотипическим частотам в соответствии с формулой Гарди — Вайнберга, 2) поддержание гетерозиготности и полиморфизма и 3) поддержание определенного темпа и направления мутационного процесса.

Механизм поддержания равновесия в популяции по генотипическим частотам был рассмотрен выше, здесь же остановимся на механизме обеспечения гетерозиготности и полиморфизма.

Выше мы говорили о том, что под внешним относительным однообразием панмиктической популяции скрывается огромное генетическое разнообразие. Показан высокий процент гетерозиготных растений по различным мутациям у различных сортов кукурузы. При исследовании популяции ржи, состоящей из 167 растений, у 6% растений были обнаружены хромосомные перестройки в гетерозиготном состоянии. При изучении популяций львиного зева было установлено, что до 15% растений являются носителями различных мутаций. Исследуя природные популяции дрозофилы, С. С. Четвериков показал высокую их насыщенность различными мутациями в гетерозиготном состоянии.

Популяции содержат огромное количество разнообразных рецессивных мутаций, различных хромосомных перестроек, концентрации которых меняются в зависимости от размера популяций, условий внешней среды и темпа мутационного процесса.

Насыщенность популяций мутациями обеспечивает резерв наследственной изменчивости. При перемене условий внешней среды и изменении направления отбора резерв мутаций в гетерозиготном состоянии позволяет популяции в более короткие сроки приспособиться к изменившимся условиям за счет изменения генетической структуры. Следовательно, гетерозиготное состояние особей популяции обеспечивает ее приспособительную пластичность. Кроме того, гетерозиготы, как правило, имеют более высокую жизнеспособность, чем гомозиготы. У них шире норма реакции генотипа, т. е больший диапазон приспособительных возможностей, чем у гомозигот, что и обеспечивает им селективное преимущество.

Ч. Дарвин первым обнаружил явление биологической полезности скрещивания. В последующем было установлено, что гетерозиготное состояние генов нередко ведет к повышению мощности и жизнеспособности гибридных организмов по сравнению с родительскими формами. Это явление было названо гибридной силой, или гетерозисом. Напротив, близкородственное скрещивание (инбридинг), повышающее гомозиготность особей в поколениях, часто вызывает депрессию в потомстве, или вырождение. Таким образом, гетерозиготность в популяции является одним из важных механизмов генетического гомеостаза.

Другим адаптационным генетическим механизмом, направленным на обеспечение целостности популяции как единой системы, является наличие в ней наследственного полиморфизма. Полиморфизмом популяции называют существование в ней целого ряда форм, определяемых генотипической изменчивостью и воспроизводящихся при размножении.

Если генотипические различия сопровождаются фенотипическими различиями и гетерозиготы имеют адаптивное преимущество, то в популяции при отборе в пользу гетерозигот создается сбалансированный полиморфизм. Сбалансированным полиморфизмом и называется воспроизведение в популяции из поколения в поколение классов особей, различающихся генотипически и фенотипически.

Наличие сбалансированного полиморфизма не означает, однако, жесткой фиксации генотипических частот. Н. В. Тимофеев-Ресовский и Я. Я. Лус на протяжении многих лет проводили исследование сходных полиморфных популяций божьих коровок (Adalia bipunctata), включавших особей двух основных классов — с красной и черной окраской надкрыльев, и из года в год в данных популяциях наблюдалась одна и та же картина: осенью преобладали черные жуки, тогда как после перезимовки резко возрастала частота красных жуков.

Это, казалось бы, простое наблюдение позволило вместе с тем прийти к весьма существенным заключениям. Во-первых, приспособительная ценность каждой из особей не является постоянной и меняется при изменении условий (в зависимости от сезона); во — вторых, наличие полиморфизма в популяции обеспечивает возможность регулировки ее состава за счет приспособительной динамики соотношения частот различных классов особей (например, Аа и аа); и, в-третьих, сохранение в течение многих лет полиморфного состава популяции и предотвращение полной элиминации какого-либо из классов может указывать на наличие механизма отбора в пользу гетерозигот. Выводы, полученные в данном исследовании, нашли затем подтверждение при анализе природных популяций улиток, бабочек, богомолов, хомячков и других объектов. Приведем пример с рыбами.

У морских лососевых рыб, нерестящихся в северных реках, существуют две формы самцов. Одни самцы после ската растут в море и приобретают крупные размеры тела, достигая 100 см в длину. К местам нереста они приходят в возрасте 5—7 лет вместе с самками. Другие самцы — карликовые достигают половозрел ости в возрасте 2—3 лет; длина их не более 15 см. Причем эти самцы живут только в реке. Наряду с морскими собратьями они принимают участие в оплодотворении икры и воспроизводят как нормальное потомство, которое затем претерпевает скат в море и возвращается на нерест после интенсивного роста, так и карликовых самцов, остающихся в реке.

Как предполагала Н. В. Европейцева, присутствие карликовых самцов характерно для тех речных популяций, в которых нарушено соотношение полов при возврате рыб на нерест. Таким образом, их существование более надежно обеспечивает необходимое соотношение полов для воспроизводства популяции.

Классическим примером полиморфизма служит разделение функций между различными формами у общественных насекомых: пчел, муравьев, термитов. Причем появление таких форм связано у них с особенностями полового процесса и мейоза и регулируется также онтогенетическими механизмами.

У растений еще Ч. Дарвином было изучено явление гетеростилии, которое также представляет пример полиморфизма. Первоцвет (Primula vulgaris) встречается в двух формах, различающихся по строению цветков. Примерно у половины растений рыльце пестика в цветке выступает наружу, а пыльники сидят на коротких тычиночных нитях и спрятаны в трубке венчика. У другой половины растений наружу выступают пыльники, а рыльце спрятано в трубке венчика. Такое строение цветков является надежным приспособлением для обеспечения перекрестного опыления насекомыми. При принудительном самоопылении растений, имеющих цветки с длинным столбиком и короткими тычинками, в потомстве возникают все растения такого же типа. При самоопылении растений, имеющих цветки с длинными тычинками и коротким столбиком, в первом же поколении наблюдается расщепление в соотношении 3: 1 (3 с длинными тычинками и коротким пестиком и 1 с короткими тычинками и длинным пестиком). При перекрестном опылении осуществляется расщепление в соотношении 1:1. Отсюда ясно, что в основе наследственного определения механизма гетеростилии лежит расщепление по паре аллелей одного гена S. В природе все растения с длинными тычинками и коротким пестиком постоянно гетерозиготны (Ss), поскольку переопыление гомозиготных растений одного типа между собой не может осуществляться. В результате все время происходят возвратные скрещивания на рецессивную форму (ss), и, таким образом, поддерживается численно равное соотношение обеих форм.

Рассмотрение явления полиморфизма убеждает в том, что наличие его в популяции оказывается необходимым для существования последней. Естественный отбор закрепляет существование полиморфизма, контролируя численное соотношение необходимых форм в каждом поколении. Такой вид полиморфизма называют в литературе сбалансированным полиморфизмом.

Полиморфизм является механизмом поддержания генетической популяции как единой системы. Поэтому его можно рассматривать как проявление генетического гомеостаза, развившегося в процессе эволюции, в результате действия естественного отбора.

Билет 30.

Гру́ппа кро́ви — описание индивидуальных антигенных характеристик эритроцитов, определяемое с помощью методов идентификации специфических групп углеводов и белков, включённых в мембраны эритроцитов.

У человека открыто несколько систем антигенов, основные из них описаны в этой статье.

Резус крови — это антиген (белок), который находится на поверхности красных кровяных телец (эритроцитов). Группы 1,2,3,4-00, aa/a0, BB/B0, AB.

Реципиент	Донор
! O(I)	A(II)	B(III)	AB(IV)
O(I)
A(II)
B(III)
AB(IV)

В плазме крови человека могут содержаться агглютинины α и β, в эритроцитах — агглютиногены A и B, причём из белков A и α содержится один и только один, то же самое — для белков B и β.

Таким образом, существует четыре допустимых комбинации; то, какая из них характерна для данного человека, определяет его группу крови^[1]:

· α и β: первая (0)

· A и β: вторая (A)

· α и B: третья (B)

· A и B: четвёртая (AB)

Для получения реагентов проводят серологические реакции, взаимодействия между эритроцитарным антигеном (группа крови) и специфич антителом по принципу агглютинации (склеивание эритроцитов), преципитации (осаждение эритроцитов), гемолиза (разрушен эритроцитов). В образец крови вносят моноспецифическую сыворотку с антителами на конкретный эритроцитарный антиген. Получение моноспецифической сыворотки: Кровь от животного – донора, имеющего антигены Ас, Ва и Са, вводят реципиенту с антигеном Ас, но не имеющему антигенов Ва и Са. У реципиента вырабатываются антитела к антигенам Ва и Са. Антитела против антигена Ас не образуется, т.к. у реципиента есть этот фактор. В сырой сыворотке абсорбируют ненужные антитела, в данном случаи Са, эритроцитами третьего животного, имеющего антиген Са. Потом из сыворотки путём центрифугирования удаляют эритроциты с абсорбированными на них антителами Са. Полученную моноспецифическую сыворотку можно использовать для выявления антигена Ва в эритроцитах других животных.

Билет 31.

Генетич.системы Г. к. используются в практике животноводства для контроля происхождения животных, при анализегенетич. структуры пород, стад и родств. групп, для борьбы с гемолитич. болезнью молодняка. Ведутсяпоиски возможных генетич. связей Г. к. с хозяйственно полезными признаками с.-х. животных. В животноводческой практике генетические системы группы крови используются для контроля происхождения животных, при анализе генетической структуры пород, стад и родственных групп. Ведутся поиски возможных генетических связей группы крови с хозяйственно полезными признаками сельскохозяйственных животных.

Термин «генетический (биохимический) полиморфизм» применяется в тех случаях, когда локус хромосомы в популяции имеет два и более аллелей с частотой больше 0,01. Ген, представленный более чем одним аллелем, называют поли­морфным геном. Доля полиморфных локусов точно неизвестна, но полагают, что в популяциях многих видов она достигает 25—50 %. Так, у человека из 50 тыс. или более структурных локусов по крайней мере 30 % могут быть полиморфными.

Основными методами изучения полиморфизма белков и фер­ментов являются электрофорез в крахмальном или акрил амидном геле и иммуноэлектрофорез. Белки (в том числе ферменты) находятся в растворе в виде частиц, несущих определенный электрический заряд, которые под действием электрического тока перемещаются к катоду или аноду.

Сейчас у сельскохозяйственных животных изучено более 150 полиморфных локусов белков (в том числе ферментов) крови, молока, тканей.

Биохимические полиморфные системы белков используются для следующих целей:

1) изучения причин и динамики генотипической изменчивос­ти, составляющей основу эволюционной генетики;

2) уточнения происхождения отдельных животных;

3) описания межпородной и внутрипородной дифференциа­ции, изучения филогенеза и аллелофонда пород, линий и се­мейств, а также генетических процессов, происходящих в попу­ляциях животных, и изменения их генетической структуры в процессе селекции;

4) определения моно- и дизиготных двоен;

5) построения генетических карт хромосом;

6) подбора гетерозисной сочетаемости;

7) выявления связи с резистентностью к заболеваниям, про­дуктивностью;

8) использования биохимических систем в качестве генетичес­ких маркеров в селекции животных.

Билет 32.

Иммунитет - это защита организма от генетически чужеродных агентов экзогенного и эндогенного происхождения, направленная на сохранение и поддержание генетического гомеостаза организма, его структурной, функциональной, биохимической целостности и антигенной индивидуальности.

Иммунитет является одной из важнейших характеристик для всех живых организмов, созданных в процессе эволюции. Принцип работы защитных механизмов состоит в распознавании, переработке и элиминации (удалении) чужеродных структур. Защита осуществляется с помощью двух систем - неспецифического (врожденного, естественного) и специфического (приобретенного) иммунитета. Эти две системы представляют собой две стадии единого процесса защиты организма. Неспецифический иммунитет выступает как первая линия защиты и как заключительная ее стадия, а система приобретенного иммунитета выполняет промежуточные функции специфического распознавания и запоминания чужеродного агента и подключения мощных средств врожденного иммунитета на заключительном этапе процесса.

Система врожденного иммунитета действует на основе воспаления и фагоцитоза, а также защитных белков (комплемент, интерфероны, фибронектин и др.) Эта система реагирует только на корпускулярные агенты (микроорганизмы, чужеродные клетки и др.) и токсические вещества, разрушающие клетки и ткани, вернее, на корпускулярные продукты этого разрушения.

Вторая и наиболее сложная система - приобретенного иммунитета - основана на специфических функциях лимфоцитов, клеток крови, распознающих чужеродные макромолекулы и реагирующих на них либо непосредственно, либо выработкой защитных белковых молекул (антител).

Органы иммунной системы делят на первичные (центральные) и вторичные (периферические). К первичным (центральным) относят вилочковую железу и костный мозг, поставляющий стволовые клетки-предшественники лимфоцитов. Оба центральных органа иммунной системы являются местами дифференцировки популяций лимфоцитов. Вилочковая железа поставляет Т-лимфоциты (тимусзависимые лимфоциты), а в костном мозге образуются В-лимфоциты.

К периферическим лимфоидным органам относятся селезенка, лимфатические узлы, миндалины, а также ассоциированная с кишечником и бронхами лимфоидная ткань. К моменту рождения они еще практически не сформированы, поскольку не контактировали с антигенами. Лимфопоэз осуществляется лишь при наличии антигенной стимуляции.

Периферические органы иммунной системы заселяются В- и Т-лимфоцитами из центральных органов иммунной системы, причем каждая популяция мигрирует в свою зону - тимусзависимую и тимуснезависимую. После контакта с антигеном в этих органах лимфоциты включаются в рециркуляцию, поэтому ни один антиген не остается незамеченным лимфоцитами.

Иммунная система обеспечивает защиту организма от инфекций, а также удаление поврежденных, состарившихся и генетически измененных клеток и молекул собственного организма.

Система иммунитета является одной из самых уникальных систем организма, обладающих свойствами саморегуляции и самоуправления, многочисленными анатомо-функциональными связями с другими системами и органами организма. Система иммунитета представлена лимфоидной тканью, которая в большем или меньшем количестве представлена практически во всех органах и системах, что обуславливает с одной стороны интегрирующую роль этой системы, а с другой стороны определяет ее индикаторную роль, реализующуюся при воздействий на организм различных неблагоприятных факторов как эндогенного, так и экзогенного характера. Иммунная система является одной из самых динамичных систем организма, она чутко одной из первых реагирует на изменения в организме, ее регуляция осуществляется в системе прямых и обратных связей посредством набора факторов, механизмов, процессов.

На функцию иммунной системы оказывает влияние достаточно большое количество факторов, которые условно можно подразделить на экзогенные (социальные, экологические, медицинские и др.) и эндогенные (соматические и инфекционные болезни, эндокринные нарушения и т.д.). Результатом воздействия этих факторов является изменение функциональной активности системы: либо активация всей системы или отдельных ее звеньев, либо ее супрессия. Чрезмерное (длительное и мощное) воздействие факторов, угнетающих или стимулирующих иммунную систему, приводит к развитию иммунологической недостаточности, которая может проявляться в цитокиновой дисрегуляции, нарушении функционирования клеточной и гуморальной систем иммунитета и факторов естественной резистентности организма.

Основные составные части иммунной системы:

1.Неспецифические факторы защиты: анатомические барьеры - непроницаемость кожи, мерцательные реснички эпителия дыхательных путей, секреция слизи и др.
Биохимические - кислотность желудочного сока и кислая реакция кожи.
В слюне и слезах содержатся антибактериальные ферменты, такие как лизоцим разрушающие клеточную оболочку бактерий. Слизь – еще одна линия защиты, покрывающая клеточные мембраны. Она покрывает и связывает проникающие в организм агенты. Состав слизи смертелен для многих микроорганизмов. В слизи содержатся защитные антитела. Клеточное звено факторов неспецифической защиты: нейтрофильные, эозинофильные и базофильные эритроциты, тучные клетки, макрофаги, тромбоциты и др.

Билет 33.

2. Плазменные (гуморальные) факторы защиты: белки системы интерферона, комплемента, белки острой фазы, фибронектин, антитела иммуноглобулины.
Гуморальный иммунный ответ направлен против патогенных бактерий, вирусов, мембран опухолевых клеток. Клеточное звено гуморального иммунитета - эффекторные В-лимфоциты (плазматические клетки), регуляторные В-супрессоры и клетки иммунологической памяти. Клеточный иммунный ответ направлен на уничтожение внутриклеточных паразитов (вирусы, хламидии), Осуществляет регуляцию иммунитета путём иммунорегуляторных популяций супрессоров, хелперов.

3.Клеточное звено иммунитета - Т-лимфоциты и их субпопуляции. Факторы секретируемые Т-клетками - интерлейкины, гамма интерферон.

Эффективность деятельности иммунной системы определяется балансом её отдельных компонентов. Каждый компонент иммунной системы, может в какой то мере, выполнять функции других её частей. Дефект или даже отсутствие одного из факторов не равнозначно наличию патологии и не может быть равнозначно болезни. Возможно, установление достаточно устойчивого равновесия.

Степень активации системы иммунитета тесно связана с уровнем взаимодействия её компонентов (чем более выражена активация, тем теснее взаимосвязь).

Билет 34.

Иммуноглобулинами называются белки, которые синтезируются под влиянием антигена и специфически с ним реагируют. При электрофорезе они локализуются в глобулиновых фракциях.

Иммуноглобулины состоят из полипептидных цепей. В молекуле иммуноглобулина различают четыре структуры:

1. Первичная – это последовательность определенных аминокислот. Она строится из нуклеотидных триплетов, генетически детерминируется и определяет основные последующие структурные особенности.

2. Вторичная определяется конформацией полипептидных цепей.

3. Третичная определяет характер расположения отдельных участков цепи, создающих пространственную картину.

4. Четвертичная характерна для иммуноглобулинов. Из четырех полипептидных цепей возникает биологически активный комплекс. Цепи попарно имеют одинаковую структуру.

Любая молекула иммуноглобулина имеет Y-образную форму и состоит из 2 тяжелых (Н) и 2 легких (L) цепей, связанных между собой дисульфидными мостиками. Каждая молекула иммуноглобулина имеет 2 одинаковых антигенсвязывающих фрагмента Fab (англ. Fragment antigen binding) и один Fc-фрагмент (англ. Fragment cristalisable), с помощью которого ИГ комплементарно связываются с Fc-рецепторами клеточной мембраны.

Концевые участки легких и тяжелых цепей молекулы иммуноглобулина достаточно разнообразны (вариабельны), а отдельные области этих цепей отличаются особенно выраженным разнообразием (гипервариабельностью). Остальные участки молекулы ИГ относительно низменны (константны). В зависимости от строения констатных областей тяжелых цепей иммуноглобулина разделяются на классы (5 классов) и подвиды (8 подвидов). Именно эти константные области тяжелых цепей, существенно отличаясь по аминокислотному составу у различных классов иммуноглобулинов, в конечном итоге определяют особые свойства каждого класса антител:

IgM активируют систему комплемента;

IgE связывается со специфическими рецепторами на поверхности тучных клеток и базофилов с высвобождением из этих клеток медиаторов аллергии;

IgA секретируется в различные жидкости организма, обеспечивая секреторный иммунитет;

IgD функционирует в основном в качестве мембранных рецепторов для антигена;

IgG проявляет разнообразные виды активности, в том числе способность проникать через плаценту.

Молекулы каждого класса ИГ могут существовать в виде свободных антител и в виде молекул, прикрепленных к клеточной мембране (т.е. служить в качестве рецепторов В-лимфоцитов), что обеспечивается структурными различиями концевых участков этих двух разновидностей молекул.

Классы иммуноглобулинов.

С помощью физико-химических и иммунологических методов доказано существование 5 классов ИГ у человека и от 3 до 6 у различных видов животных.
Иммуноглобулины G, IgG

Иммуноглобулины G – это мономеры, включающие 4 субкласса (IgG1 – 77%; IgG2 – 11%; IgG3 – 9%; IgG4 – 3%), которые отличаются друг от друга по аминокислотному составу и антигенным свойствам. Их содержание в сыворотке крови колеблется от 8 до 16,8 мг/мл, период полураспада составляет 20-28 дней, а синтезируется в течение суток от 13 до 30 мг/кг. На их долю приходится 80% от общего содержания иммуноглобулинов. Они защищают организм от инфекций. Антитела субклассов IgG1 и IgG4 специфически связываются через Fc-фрагменты с возбудителем (иммунное опсонирование), а благодаря Fc-фрагментам взаимодействуют с Fc-рецепторами фагоцитов (макрофагов, полиморфноядерных лейкоцитов), способствуя тем самым фагоцитозу возбудителя. IgG4 участвует в аллергических реакциях и не способен фиксировать комплемент.

Антитела класса IgG играют основополагающую роль в гуморальном иммунитете при инфекционных заболеваниях, вызывая гибель возбудителя с участием комплемента и опсонизируя фагоцитарные клетки. Они проникают через плаценту и формируют антиинфекционный иммунитет у новорожденных. Они способны нейтрализовать бактериальные экзотоксины, связывать комплемент, участвовать в реакции преципитации.
Иммуноглобулины М, IgM

Иммуноглобулины М – это наиболее "ранние" из всех классов иммуноглобулинов, включающие 2 субкласса: IgM1 (65%) и IgM2 (35%). Их концентрация в сыворотке крови колеблется от 0,5 до 1,9 г/л или 6% от общего содержания иммуноглобулинов. За сутки синтезируется 3-17 мг/кг, а период их полураспада составляет 4-8 суток. Они не проникают через плаценту. IgM появляется у плода и участвует в антиинфекционной защите. Они способны агглютинировать бактерий, нейтрализовать вирусы, активировать комплемент. IgM играют важную роль в элиминации возбудителя из кровеносного русла, в активации фагоцитоза. Значительное повышение концентрации IgM в крови наблюдается при ряде инфекций (малярия, трипаносомозе) как у взрослых, так и у новорожденных. Это показатель внутриутробного заражения возбудителя краснухи, сифилиса, токсоплазмоза, цитомегалии. IgM – это антитела, образующиеся на ранних сроках инфекционного процесса. Они отличаются высокой активностью в реакциях агглютинации, лизиса и связывания эндотоксинов грамотрицательных бактерий.
Иммуноглобулины А, IgA

Иммуноглобулины А – это секреторные ИГ, включающие 2 субкласса: IgA1 (90%) и IgA2 (10%). Содержание IgA в сыворотке крови колеблется от 1,4 до 4,2 г/л или 13% от общего количества ИГ; ежедневно синтезируется от 3 до 50 мкг/кг. Период полураспада антител составляет 4-5 суток. IgA содержится в молоке, молозиве, слюне, в слезном, бронхиальном и желудочно-кишечном секрете, желчи, моче. В состав IgA входит секреторный компонент, состоящий из нескольких полипептидов, который повышает устойчивость IgA к действию ферментов. Это основной вид ИГ, участвующих в местном иммунитете. Они препятствуют прикреплению бактерий к слизистой, нейтрализуют энтеротоксин, активируют фагоцитоз и комплемент. IgA не определяется у новорожденных. В слюне он появляется у детей в возрасте 2 месяца., причем первым обнаруживается секреторный компонент SC, и только позднее полная молекула SIgA. Возраст 3 мес. многими авторами определяется как критический период; этот период особенно важен для диагностики врожденной или транзиторной недостаточности местного иммунитета.
Иммуноглобулины Е, IgE

Иммуноглобулины Е – это мономеры, содержание которых в сыворотке крови ничтожно мало – 0,00005-0,0003 г/л или 0,002% от общего количества ИГ. За сутки синтезируется 0,02мг/кг, а период их полураспада в сыворотке крови составляет 2-3 дня, а в коже – 9-14 дней. К классу IgE относится основная масса аллергических антител – реагинов. Уровень IgE значительно повышается у людей, страдающих аллергией и зараженных гельминтами. IgE связывается с Fc-рецепторами тучных клеток и базофилов. При контакте с аллергеном образуются мостики "IgE-антиген-IgE", что сопровождается поступлением ионов кальция в клетку-мишень, активацией в ней биохимических процессов и выделением БАВ, вызывающих аллергические реакции немедленного типа. Эозинофильный хемотаксический фактор, выделяемый тучными клетками, способствует аккумуляции эозинофилов и деструкции гельминтов. Предполагается также, что IgE, покрывая паразита, аккумулирует макрофаги благодаря Fc-рецепторам этих клеток.
Иммуноглобулины D, IgD

Иммуноглобулины D – это мономеры; их содержание в крови составляет 0,03-0,04 г/л или 1% от общего количества иммуноглобулинов; в сутки их синтезируется от 1 до 5 мг/кг, а период полураспада колеблется в пределах 2-8 дней. IgD участвуют в развитии местного иммунитета, обладают антивирусной активностью, в редких случаях активируют комплемент. Плазматические клетки, секретирующие IgD, локализуются преимущественно в миндалинах и аденоидной ткани. IgD выявляются на В-клетках и отсутствуют на моноцитах, нейтрофилах и Т-лимфоцитах. Полагают, что IgD участвуют в дифференцировке В-клеток, способствуют развитию антиидиотипического ответа, участвуют в аутоиммунных процессах.

Основная масса IgM и IgD находится в плазме, а IgG и IgA распределяются примерно в одинаковых соотношениях между плазмой и межсосудистой тканью. IgG проходит через плаценту к плоду, и к моменту родов их концентрация достигает максимума, но однако быстро снижается и в этой связи ребенок в 3-4-месячном возрасте наименее устойчив к инфекционным заболеваниям.

Билет 35. происх. разнооб-я а-л:

Для объяснения механизмов антителопродукции и разнообразия специфичности антител было высказано множество гипотез и теорий. Однако только немногие из них получили практическое подтверждение. Большинство теорий имеет лишь историческое значение. Первой принципиально важной концепцией была теория «боковых цепей» П. Эрлиха (1898). Согласно этой теории, клетки органов и тканей имеют на своей поверхности рецепторы, способные в силу химического сродства связывать антиген и инактивировать его. Связанные с антигеном рецепторные молекулы отделяются от поверхности клетки и замещаются вновь синтезированными. Эта теория заложила основные представления о гуморальном иммунитете и рецепторах иммунокомпетентных клеток. Заслуживают внимания «инструктивные» {или «матричные») теории.

Согласно концепциям, предложенным Ф. Брейнлем и Ф. Гауровитцем (1930), Л. Полингом (1940), антиген является матрицей, с которой штампуется молекула антител. Эти теории оказались тупиковыми в связи с открытием Д. Уотсоном и Ф. Криком (1953) механизма кодирования в ДНК генетической информации. Некоторые теории исходили из предположения о предсуще-ствовании в организме антител практически ко всем возмож- ным антигенам [Ерне Н., 1955; Бернет Ф., 1959]. В настоящее время наиболее обоснованной считается теория Ф. Бернета, которая получила название «клонально-селекционной». Согласно этой теории, лимфоидная ткань состоит из огромного числа клонов антигенреактивных клеток (лимфоцитов), которые специализируются на продукции антител к разнообразным антигенам. Клоны возникли в ходе эволюции в результате мутаций и селекции под влиянием антигенов и уже предсуществуют в новорожденном организме. Попавший в организм антиген селективно (избирательно) активирует специфичный к нему клон лимфоцитов, который размножается и начинает вырабатывать специфичные к данному антигену антитела. Если доза антигена велика, то клон реагирующих на него лимфоцитов устраняется (элиминируется) из организма.

В соответствии с теорией Ф. Бернета этот путь ведет к формированию в эмбриональном периоде иммунологической толерантности (нечувствительности) к собственным антигенам. Теория Ф. Бернета объясняет многие иммунологические реакции (антителообразование, гетерогенность антител, иммунологическую память, толерантность), однако она не может объяснить происхождение всего многообразия специфичности антител. Ф. Бернет предположил, что в организме существует около 10 000 клонов специфических антителопродуцирующих клеток. Однако, как показывает практика, мир антигенов намного обширнее и организм отвечает практически на любой из них. Значительную ясность в представление о разнообразии спе-цифичностей антител внес С. Тонегава (1983), который дал этому явлению генетическое обоснование. Молекулярно-генетическая теория С. Тонегавы исходит из того, что в генах иммуноглобулинов постоянно происходят мощные рекомбинационные и мутационные процессы. В результате этого возникает огромное число вариантов генов, которые кодируют разнообразные по специфичности иммуноглобулины. Каждый клон антителопро-дуцирующих лимфоцитов обладает своим уникальным вариантом гена иммуноглобулина.

Следует также упомянуть теорию сетевой регуляции иммунной системы. Ее основой является выдвинутая Н. Ерне (1974) идея идиотип-антиидиотипического взаимодействия. Согласно этой теории, иммунная система представляет собой цепь взаимодействующих антигенных идиотипов иммуноглобулинов и направленных к ним антиидиотипических антител. Введение антигена вызывает каскадную реакцию образования антител 1, 2, 3-го и т. д. порядка. Антитело 1-го порядка, действуя как антиген, вызывает образование к своему идиотипу антител 2-го порядка.

Теории разнообразия антител

К идиотипу антител 2-го порядка синтезируются антитела 3-го порядка и т. д. При этом антитело каждого порядка как бы несет «внутренний образ» антигена, который передается эстафетно в цепи образования антиидиотипических антител. Доказательством этой теории являются обнаружение антиидиотипических антител, способных вызвать в организме иммунитет к соответствующему антигену, а также существование лимфоцитов, сенсибилизированных к антиидиотипическим антителам. С помощью теории Н. Ерне можно понять формирование иммунологической памяти и возникновение аутоиммунных реакций. Однако она неспособна объяснить многие другие явления иммунитета: механизм иммунологического распознавания «свой—чужой», управление каскадом идиотип-антиидиоти-пических реакций и т. д. Данная теория не получила дальнейшего развития. В 60-е годы вьщающийся отечественный иммунолог П. Ф.Здро-довский сформулировал физиологическую концепцию иммуногенеза — гипотапамо-адреналовую теорию регуляции иммунитета. Основная идея сводилась к тому, что продукция антител подчиняется общим физиологическим законам. Ведущая роль в этом процессе принадлежит гормонам и нервной системе.

Генетика и-в: хз:

В отличие от большинства генов, гены рецепторов лимфоцитов Ig/TCR не присутствуют в целом виде в зародышевых и соматических клетках человека. Эти гены находятся в хромосоме в виде повторяющихся сегментов, принадлежащих к трем классам: V (variable), D (diversity) и J (joining), а также один или несколько инвариантных константных регионов С (constant).

Молекулы иммуноглобулина являются гетеродимерами, состоят из двух разных полипептидных цепей — тяжелой и легкой. Существует два типа легкой цепи — каппа и лямбда. Три типа полипептидных цепей закодированы отдельными генами. Т-клеточный рецептор является гетеродимером, состоящим из двух иммуноглобулиноподобных полипептидных цепей. Большинство Т-лимфоцитов несут на своей поверхности TCR II типа, состоящий из альфа- и бета- цепей (TCRαβ). Отдельная популяция Т-лимфоцитов несут на своей поверхности TCR I типа, состоящий из гамма- и дельта- цепей (TCRγδ). Такие лимфоциты имеют особые функции и называются обычно γδ-Т-клетками.

Таким образом, всего семь генных локусов подвержены V(D)J-перестройке: тяжелой цепи иммуноглобулина (IGH@), легких цепей каппа (IGK@) и лямбда иммуноглобулина (IGL@), и четыре гена Т-клеточного рецептора, TCRA, TCRB, TCRG, TCRD. D-сегменты имеются только в гене тяжелой цепи иммуноглобулина (IGH@), TCRB и TCRD

Билет 36.

Дата добавления: 2015-12-16 | Просмотры: 1102 | Нарушение авторских прав