Молекула гемоглобина у человека содержит две альфа и две бета цепи

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ

по дисциплине «Биология»

для специальности060101 – Лечебное дело (очная форма обучения)

К ПРАКТИЧЕСКОМУ ЗАНЯТИЮ № 9

ТЕМА: «Генотип как целостная система. Взаимодействие генов»

7. Аннотация (краткое содержание темы)

Для рассмотрения процессов взаимодействия генов необходимо напомнить студентам основные типы скрещивания: дигибридное и полигибридное скрещивание – статистический характер наследования признаков.

Разобрать понятие о «генном балансе», показать студентам, что генетическая система организма характеризуется гармоничным взаимодействием всех генов, входящих в её состав, что и формирует генный баланс.

Охарактеризовать принципы анализа взаимодействия неаллельных генов

Для достижения понимания материала преподаватель может комментировать то или иное расщепление путём разъяснения сути условия, и, на конкретных примерах, – ответственность каждого из четырёх взаимодействующих аллелей с последующим наложением всего материала на основополагающую менделевскую формулу расщепления по фенотипу в потомстве дигибридов: 9А – В – : 3А – вв : 3 ааВ – : 1 аавв

Виды взаимодействия неаллельных генов и варианты расщепления

1. Комплементарностьвзаимодействие неаллельных доминантных генов, при котором совместное присутствие в генотипе в гомо- или гетерозиготном состоянии этих генов (А и В) обуславливает развитие нового признака.

Расщепление по фенотипу во втором поколении: 9:3:3:1, 9:6:1, 9:7, 9:3:4

Типичная схема скрещивания:

Родители: ААвв х ааВВ

Первое поколение АаВв

Второе поколение: 9А – В –результат комплементарности

3А – вв ; 3 ааВ – ; 1 аавв – отсутствие комплементарности

1) Расщепление по фенотипу во втором поколении: 9:7

Многие функции реализуются благодаря совместному действию процессов, программируемых двумя доминантными генами:

1. Молекула гемоглобина у человека содержит две альфа- и две бета-цепи. Альфа-цепь программирует доминантный ген, расположенный в 16-й хромосоме, а бета-цепь – доминантный ген в 11-й хромосоме;

2. Для нормального слуха в генотипе человека должны присутствовать доминантные гены из разных аллельных пар – Д и Е. Ген Д отвечает за нормальное развитие улитки, а ген Е – за развитие слухового нерва. У рецессивных гомозигот (дд) будет недоразвита улитка, а при генотипе ее – недоразвит слуховой нерв. Люди с генотипами Д-ее, ддЕ- и ддее будут глухими;

3. Синтез интерферона у человека зависит от двух генов, один из которых находится в хромосоме 2, а другой – в хромосоме 5.

4. Процесс половой дифференцировки и формирование половой принадлежности организма у человека. Поскольку ген, отвечающий за дифференцировку по мужскому типу, находится в Y-хромосоме, наследование по схеме дигибридного анализирующего скрещивания. Аналогично программируется процесс утилизации углеводов: один доминант отвечает за синтез инсулина, а другой – за его рецептор на поверхности клеток – за гормон.

Пример: расщепление 9 : 7.

Окраска цветков душистого горошка. Ген А отвечает за синтез бесцветного предшественника (пропигмента) и фенотипически не проявляется, а ген В отвечает за синтез красного пигмента из пропигмента. Оба рецессивных аллеля проявления не имеют.

Скрещивание двух сортов горошка с белыми цветами (ААвв х ааВВ) в первом поколении дало по фенотипу потомство с белыми цветами и генотипом АаВв. Во втором поколении произошло расщепление: 9/16 – с красными цветками; 7/16 с белыми.

2) Расщепление по фенотипу во втором поколении: 9:3:4

Один из доминантных генов имеет собственное проявление (его рецессивный аллель – не имеет), а другой доминант реализуется лишь в присутствии первого.

Например, у мыши – окраска шерсти. Ген А отвечает за синтез чёрного пигмента: ген а – отсутствие пигмента. Ген В отвечает за отложение пигмента по длине волоса кольцами (серая окраска); в – равномерное распределение пигмента (окраска чёрная). Следовательно серая окраска шерсти – результат комплементарного совместного действия двух доминантных генов (А-В-). При скрещивании чёрных с белыми мышами (ААвв х ааВВ), во втором поколении наблюдается расщепление: 9 А-В- серые; 3/16 А-вв – черные; 4/16 (ааВ- и аавв) – белые. При этом соотношение результата комплементарного взаимодействия к некомплементарному остаётся 9:7.

3) Расщепление по фенотипу во втором поколении: 9:6:1

Каждый из доминантных генов в отдельности имеет сходный фенотипический эффект, рецессивные аллели самостоятельное, но тоже сходное проявление.

Например, у тыквы – два сорта различного происхождения. Аллель «А» отвечает за сферическую форму плодов у представителей 1-го сорта; Аллель «В» – тоже за сферическую форму, но у сорта №2. «А-В- » комплементарность – дисковидная форма тыкв, «аавв» – удлиненная форма плодов.

Читайте также:  Низкий уровень гемоглобина при раке

При скрещивании растений со сферическими плодами, но представителей разных сортов (ААвв х ааВВ) в потомстве в результате комплементарности образуются растения с дисковидными плодами (А-В-). Во втором поколении: 9/16 (А-В-) дисковидные; 6/16 (ААвв, ааВВ); 1/16 (аавв) – плоды удлинённой формы.

4) Расщепление по фенотипу во втором поколении: 9:3:3:1

Каждый из доминантных генов проявляет самостоятельный эффект, а их рецессивные аллели – самостоятельное, но сходное, проявление.

Например, окрас оперения у попугайчиков. Аллель «А» – голубой пигмент, «а» – блок голубого пигмента, «В» – жёлтый пигмент, «а» – блок жёлтого пигмента. «АВ» – комплементарность: смесь обоих пигментов – зелёный цвет оперения.

При скрещивании голубых и жёлтых (ААвв х ааВВ) попугаев в первом поколении образуется потомство с зеленым оперением (АаВв). Во втором поколении численное расщепление состовляет 9:3:3:1 (9/16 обнаруживают новый признак – результат комплементарности).

2. Эпистаз – взаимодействие неаллельных генов, при котором один ген (эпистатичный) полностью подавляет действие другого (гипостатического).

Расщепление во втором поколении по фенотипу при доминантном эпистазе может быть 12:3:1 или 13:3, при рецессивном эпистазе 9:7 или 9:3:4.

Типичная схема скрещивания:

Родители: ААВВ х аавв

Первое поколение АаВв

Второе поколение в зависимости от характера проявления рецессивного аллеля основного гена

1) Расщепление по фенотипу во втором поколении при доминантном эпистазе: 13:3.

Например, окрас оперения у кур пород «леггорн» и «виандот». Аллель «А» – чёрный пигмент, «а» – блок пигмента, «В» – эпистатический ген – подавитель, «в» – нет подавления. При крещивании белых кур с белыми (ААВВ х аавв). Куры леггорн белые вследствие эпистаза (ААВВ), куры виандот белые вследствие отсутствия гена (аллеля) пигментации. Гибриды 1-го поколения – белые (АаВв) – результат эпистаза. Во втором поколении расщепление составляет 13 (А-В-; ааВ- и аавв) : 3 (А-вв)

2) Расщепление по фенотипу во втором поколении при доминантном эпистазе: 12:3:1

Например, окраска плодов у тыквы. А – аллель жёлтой окраски, а – аллель зеленой окраски, В – подавитель обоих аллелей основного гена (всякой окраски), в – неспособность подавлять. Скрещивали белых с зелёными (ААВВ х аавв). Гибриды – белые (АаВв). Во втором поколении 12:3:1(аавв- зелёные).

2) Расщепление по фенотипу во втором поколении при рецессивном эпистазе: 9:7

Установлено, что в системе групп крови АВО для синтеза агглютиногенов «А» и «В», фиксирующихся на поверхности эритроцитов, необходимо предварительное образование неспецифического вещества – предшественника обоих антигенов. Программу для синтеза самих групповых антигенов (агглютиногенов) содержат соответствующие аллели системы АВ0. А единый их предшественник программируется другим доминантным геном «Н», неаллельным и не сцепленным с геном системы АВО.

Следовательно, для проявления признака (группы крови «А» или «В») необходимо наличие двух доминантных неаллельных генов: гена «Н», отвечающего за синтез единого предшественника; генов «JА» или «JВ», отвечающих за преобразование неспецифического предшественника в агглютиногены «А» или «В». Формирование признаков – 2-й и 3-й групп крови является результатом комплементарного взаимодействия указанных двух неаллельных генов.

Например, «бомбейский феномен»: В семье, где отец имел 1-ю группу крови, а мать – 3-ю, родилась девочка 1-й группой крови. Она вышла замуж за мужчину со 2-й группой крови, и у них родились две девочки: первая – с 4-й, а вторая – с 1-й группами крови. Появление в третьем поколении девочки с 4-й группой крови от матери с 1-й группой крови вызвало недоумение. Женщина с 1-й группой крови имел в генотипе аллель JВ, подавленный рецессивным геном (hh). Дочка: JАJВH– (аллель JВ получила от матери, имеющий 1-ю группу, а от отца – аллель H ,обусловивший синтез предшественника для образования агглютиногенов «А» и «В»).

Заключение: разделение взаимодействий неаллельных генов на комплементарные и эпистатические в настоящее время расценивается как искусственное.

3. Полимериятакой тип взаимодействия, при котором различные, неаллельные гены могут оказывать влияние на один и тот же признак и интенсивность выраженности признака прямо зависит от количества присутствующих генов в генотипе (чем больше доминантных генов, тем интенсивнее признак выражен).

Расщепление по фенотипу во втором поколении 15:1.

а) Полимерия кумулятивная – один признак формируется под влиянием сразу нескольких эквивалентных (однозначных) генов. Эти гены называются полимерными (полигенами), а признаки – количественными.

Читайте также:  Анализ крови низкие лейкоциты и гемоглобин

Количественными эти признаки называются по двум причинам:

1) зависят от количества доминантных или рецессивных аллелей;

2) требуют для своей оценки количественного измерения в соответствующих единицах: рост, вес, степень пигментации кожи, жирность молока и т.д., то есть всё, что нельзя разложить на чёткие фенотипические классы, а надо взвешивать, подсчитывать, оценивать количественно.

В литературе часто полигены обозначаются одной и той же буквой, а неаллельные локусы – разными цифрами (А1А1А2А2).

Трансгрессия (положительная или отрицательная): выход варианта признака потомства за пределы диапазона между родительскими значениями этого признака в доминантную область (положительная), а в рецессивную область (отрицательная). Пример: при браке двух мулатов могут родиться как темнокожие, так и светлокожие дети.

б) Полимерия некумулятивная – проявляется и наблюдается в случаях, когда несколько генов имеют однозначное действие, то есть – являются полигенами, но при этом определяют не количественный, а качественный признак.

Классический пример: растение «Пастушья сумка»- наследование формы плодов (стручочков). Оба доминанта (А,В) даже и по отдельности определяют треугольную форму, а оба рецессива – овальную форму плодов. При скрещивании двух гетерозигот по этим генам в потомстве произойдёт расщепление:15/16 – будут иметь треугольные плоды, а 1/16 – овальные.

4. Модифицирующее действие генов –гены-модификаторы часто сами по себе не определяют качественную реакцию или признак, а усиливают (интенсификаторы) или ослабляют (супрессоры) действие основного гена.

5. Эффект положения –особый вид взаимодействия, которое определяется местом положения гена в системе генотипа. Непосредственное генное окружение гена может влиять на его экспрессию. Это особенно проявляется при хромосомных перестройках, а также под влиянием подвижных генетических элементов.

Дата добавления: 2017-01-28; просмотров: 498 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов

Читайте также:

Рекомендуемый контект:

Поиск на сайте:

© 2015-2020 lektsii.org – Контакты – Последнее добавление

Источник

Гемоглобин (Hb) представляет собой хромопротеид, молекула которого состоит
из четырех полипептидных цепей, в состав каждой из них входит
гем
– протопорфирин, в центре которого находится ион двухвалентного железа.
Содержание Hb в крови здорового взрослого человека составляет в среднем 158
г/л у мужчин и 140 г/л у женщин. Однако этот показатель колеблется в
зависимости от возраста, состояния здоровья, географических условий (высота
над уровнем моря) и т. д. Уменьшение содержания
Hb ниже 130 г/л (мужчины) и 120 г/л (женщины) называется
анемией
(греч. a, an – начальная часть слова со значением отрицания, haima –
кровь). У здорового человека среднее содержание
Hb в одном эритроците составляет около 31 х 10
в степени минус12 г (31 пг). 1 г гемоглобина связывает 1,34 мл О2. 

Итак, гемоглобин состоит из белка
глобина и железосодержащего гема .
Большая часть гемоглобина у взрослых содержит две цепи альфа-глобина и две бета-глобина
(по 141 и 146 аминокислот, соответственно). В каждую цепь глобина встроена
молекула гема; содержащийся в ней атом железа связывает кислород . Переносить
кислород может только двухвалентное железо.

Гемоглобин составляет
примерно 95% белков эритроцитов

Цепи альфа-глобина и бета-глобина кодируются генами
альфа-глобиновых кластеров и генами бета-глобиновых кластеров, находящихся
у млекопитающих на различных хромосомах.

Расположенные кластерами гены,
кодирующие альфа-цепи и сходные с ними дзэта-цепи
находятся на 16-й
хромосоме , а гены, кодирующие бета-цепи и сходные с ними гамма-,
дельта- и эпсилон-цепи, – на 11-й
хромосоме. В норме гемоглобины содержат две цепи из первой группы
(альфа или дзэта) и две – из второй (бета, дельта, эпсилон или гамма).

Последовательная экспрессия различных генов глобина во время онтогенеза
приводит к смене преобладающего типа гемоглобина. Так, на момент рождения
преобладает синтез не бета-, а гамма-цепей, которые, соединяясь с
альфа-цепями, образуют гемоглобин F
(альфа2гамма2) .Нарушение нормального порядка активации генов глобина
при некоторых болезнях может иметь диагностическое значение.

Молекула
гемоглобина представляет собой тетрамер, состоящий из двух гомологичных
димеров. Гемоглобин нормального человека содержит 3 компонента: гемоглобин
А (или А1) – Hb А, гемоглобин А2 (Hb А2), гемоглобин А3 (Hb А3). На долю
гемоглобина А1 приходится 90% всего гемоглобина, в то время как гемоглобин
А2 составляет 2,5%. 7,5% приходится на компонент А3, представляющий собой,
по-видимому, гемоглобин А, который изменился вследствие старения красных
кровяных телец.

Читайте также:  Перед месячными упал гемоглобин

Гемоглобин А
(Hb A) содержит две альфа и две бета цепи, его формула A2B2. В гемоглобине
A2
(Hb A2) вместо бета цепей находятся весьма сходные с ними дельта цепи. У
взрослых людей находится также небольшое количество фетального гемоглобина
(Hb F), у которого вместо бета цепей находятся гамма цепи.

Конформация
как отдельных цепей, так и молекулы в целом может меняться, приводя к
образованию форм гемоглобина с различным сродством к кислороду. Сродство
гемоглобина к кислороду растет по мере присоединения кислорода к гемам
молекулы, что придает кривой диссоциации оксигемоглобина характерную
S-образную форму. Положение этой кривой зависит от рН, РСО2 , концентраций 2,3-ДФГ и АТФ , температуры, а также дефектов
цепей глобина.

Встречаются также гомотетрамеры бета-цепей – гемоглобин H и сходных с ними гамма-цепей –
гемоглобин Bart . В значительных
количествах они образуются лишь при дефиците альфа-цепей ( альфа-талассемии ), и их выявление важно
для диагностики.

Для лечения многих заболеваний важно понимать механизм
последовательной активации генов цепей глобина в соответствующие моменты
онтогенеза, однако наши познания в этой области явно недостаточны.
Известно, что в активном синтезе глобина во время образования эритроцитов
участвует мощный энхансер ,
расположенный в регуляторном участке каждого гена. К активации гена
приводит связывание факторов транскрипции с его промотором. Каждый ген
содержит три экзона и два интрона . В процессе сплайсинга из транскрипта удаляются
последовательности, соответствующие интронам. Дефекты, ведущие к
талассемиям, могут возникать на любом
из этапов синтеза – в процессе транскрипции, сплайсинга или трансляции.

Синтез гемоглобина осуществляется путем синхронного образования гема и
глобиновых цепей и их сочетания с образованием полностью законченной
молекулы. Активность глобиновых цепей на разных стадиях онтогенеза
различна. В развитии человека можно выделить три периода, характеризующихся
определенным типом эритропоэза и
функционированием тех или иных гемоглобинов.

На самых ранних этапах, у
двухнедельных эмбрионов эритопоэз происходит в мезенхиме желточного мешка.
В этот период активно экспрессируются гены эмбриональных альфа-подобных
дзета цепей и бета-подобных эпсилон цепей глобинов, синтезируются также
альфа и в небольшом количестве гамма цепи. Основными гемоглобинами
мегалобластов являются – гемоглобин Гоуер 1 (Hb Gower I), состоящий из двух
эпсилон цепей и двух зета цепей,
гемоглобин Гоуер 2 (Hb Gower II), состоящий из двух эпсилон цепей и двух
альфа цепей и гемоглобин Портленд.

На шестой неделе развития начинается
второй период
эритропоэза, протекающий в основном в печени.
Дзета-глобиновые цепи полностью заменяются на альфа глобиновые, начинается
синтез гамма и бета цепей, а синтез эпсилон-цепей резко снижается. В
течение седьмой недели развития плода уровень эпсилон-цепей падает до
фонового уровня и на восьмой неделе полностью исчезает. В это время уровень
бета цепей продолжает постепенно расти, достигая 10% к десятой недели
развития. Значительное снижение синтеза гамма цепей и одновременное
повышение синтеза бета цепей происходит за несколько недель до рождения
ребенка. После рождения этот процесс продолжается и к четвертому месяцу
содержание различных форм гемоглобинов у ребенка соответствует их
относительному содержанию у взрослого человека.

Время жизни эритроцитов составляет
около 120 дней. К концу этого периода они стареют и затем разрушаются фагоцитирующими макрофагами
ретикулоэндотелиальной системы
печени, селезенки и костного мозга .

Гемоглобин расщепляется на
свои составляющие – гем и глобин . Глобин распадается на
составляющие его
аминокислоты , которые поступают в общий фонд свободных аминокислот
печени и используются в соответствии с потребностями. От гема отщепляется
железо , а остающиеся пиррольные
кольца образуют зеленый пигмент
биливердин , который превращается в
билирубин – желтый пигмент, входящий в состав желчи .
Накопление билирубина в крови служит признаком заболевания печени и вызывает пожелтение
кожи, называемое
желтухой .

Апогемоглобин – белок без гема.

Значение
клинических анализов на гемоглобин
для практической медицины

Карта
белка гемоглобина позвоночных, бета-субъединица

Ссылки:

  • Некардиогенный отек легких у собак и кошек: лечение
  • Недостаточность Г-6-ФД: клиническая картина, диагностика, лечение
  • Острый миелоидный лейкоз: симптоматическое лечение
  • Газообмен: физиология
  • Гемолитическая анемия: общие сведения
  • Стволовые кроветворные клетки: общие сведения
  • Токсическая ОПН: общие сведения
  • Грамотрицательные аэробные палочки и кокки
  • Белки: функции, введение
  • Кровотечение желудочно-кишечное: общие сведения
  • Гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) костного мозга
  • Эритремия: диагностика
  • Отравления метгемоглобинобразователями
  • Отравления окисью углерода
  • Эритропоэтин: общие сведения

Все ссылки

Источник