Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Шпаргалки - Психогенетика - файл 1.doc


Шпаргалки - Психогенетика
скачать (393.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc394kb.18.11.2011 14:35скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

  1   2   3   4
Реклама MarketGid:
Загрузка...
1. История возникновения психогенетики

Большинство направлений в науке возникает в связи с запросом общества или рождается в результате практической деятельности человека. Если говорить о генетике в целом, то совершенно очевидно, что практическая генетика уходит корнями в глубокую древность. В древних цивилизациях велась работа по селекции растений и животных. Древние натурфилософы и врачи пытались проникнуть и в тайны наследственности человека.

Основой для их умозаключений служили повседневные наблюдения: сходство родителей и потомков, участие мужского семени в зачатии, передача по наследству некоторых болезней и уродств. Одной из наиболее волнующих загадок природы всегда было определение пола. По этому поводу выдвигались самые разнообразные гипотезы, большей частью основанные на принципе равновесия и борьбы противоположностей Естественно, древние почти ничего не знали о внутреннем устройстве тела человека, даже происхождение семени поначалу связывали с головным мозгом. Женскую яйцеклетку удалось обнаружить только после изобретения микроскопа.

Всю историю становления и развития психогенетики можно условно поделить на пять этапов.

Первый этап (1865 - начало 1900-х) связан с научной деятельностью Ф. Гальтона и его учеников. В 1865 г. увидела свет первая научная публикация по психогенетике "Наследственный талант и характер". В ней Ф. Гальтон впервые высказал идею о наследуемости психических качеств и о возможности улучшения природы человека, для чего предложил способствовать рождению потомства от одаренных людей. Вслед за этим вышла его знаменитая книга "Наследственный гений" (1869), а также статьи "Люди науки, их воспитание и характер" (1874) и "История близнецов как критерий относительной силы природы и воспитания" (1876). Ф. Гальтоном и его учеником К. Пирсоном были разработаны основные вариационно-статистические подходы, которые и поныне используются в психогенетических исследованиях.

Второй этап - до конца 30-х гг. ХХ столетия - характеризуется интенсивным развитием методологии психогенетики. Близнецовый метод, идея которого впервые была предложена Ф. Гальтоном, окончательно сложился и прочно вошел в практику. Были разработаны надежные методы определения зиготности близнецов (Siemens H., 1927). В 20-е гг. в методический арсенал психогенетики прочно вошел метод приемных детей, который и сейчас, наряду с близнецовым, является одним из основных (Gordon K., 1919; Burks B., 1928).

Благодаря совместным усилиям генетиков и математиков, совершенствовались методы количественной генетики. Это в значительной мере способствовало и развитию психогенетики. Были введены в научный обиход такие основополагающие понятия, как "валидность", "надежность", "репрезентативность", "шкалирование". Для оценки степени сходства между родственниками разрабатывались методы корреляционного и регрессионного анализа (К. Пирсон, Р. Фишер, С. Райт). Были заложены основы дисперсионного и факторного анализа, без которых немыслимы современная психодиагностика и психогенетика. Появилась возможность количественно оценивать относительный вклад наследственности и среды в вариативность психологических признаков. Развивались методы популяционной генетики, без которых психогенетика также не могла обойтись, поскольку изучала причины межиндивидуальной изменчивости в человеческих популяциях.

На третьем этапе (до конца 60-х гг.) психогенетика развивалась экстенсивно. Это был период накопления фактического материала. В генетические исследования включались самые разнообразные характеристики, но доминирующим направлением по-прежнему оставалось изучение роли наследственности и среды в вариативности интеллекта и других когнитивных особенностей. Значительное место занимало изучение наследственных и средовых причин психических заболеваний (в основном шизофрении) и умственной отсталости.

Четвертый этап (до конца 80-х гг.) вновь характеризуется смещением акцентов на развитие методологии психогенетики. На первых этапах наиболее распространенным экспериментальным подходом было применение коэффициентов корреляции или конкордантности для оценки сходства между родственниками с дальнейшим вычислением показателя наследуемости (h2) по некоторым простейшим формулам. Получаемые при этом статистические характеристики позволяли примерно оценить относительный вклад наследственных и средовых факторов в формирование межиндивидуальной вариативности изучаемого признака. По мере развития экспериментальных и математических подходов обнаружились некоторые недостатки и ограничения основных методов, применяемых в психогенетике. В первую очередь это касалось наиболее распространенного во всем мире метода близнецов. Возникла необходимость совершенствования основных экспериментальных схем и методов статистической обработки, поскольку ставились под сомнение получаемые результаты. Быстрое совершенствование компьютерных технологий подтолкнуло исследователей к разработке принципиально новых подходов. В этот период начали интенсивно развиваться новые генетико-математические методы (структурное моделирование, метод путей).

В этот же период происходит некоторое смещение доминирующих направлений. Неослабевающий долгие годы интерес к исследованию наследуемости интеллекта уступает место другим характеристикам человеческой индивидуальности. Все более тщательно изучаются различные аспекты средовых влияний, создаются специальные методики для изучения семейной среды. Во всем мире начинают закладываться лонгитюдные проекты исследования близнецов и приемных детей, позволяющие проследить траектории развития и генетическую преемственность.

Пятый этап - современный - охватывает 90-е гг. ХХ в. и начало нынешнего, т.е. по времени совпадает с интенсивной работой над проектом "Геном человека". Именно этим обстоятельством объясняется и смещение акцентов в психогенетике. Преобладающим направлением сейчас можно считать геномное.

Сейчас можно считать доказанным, что большинство психологических и психофизиологических характеристик человека в той или иной мере имеют наследственный компонент, участвующий в формировании всего разнообразия в поведении людей, с которым мы постоянно сталкиваемся. Не подлежит сомнению, что влияния наследственности на поведение не ограничиваются одним-двумя генами, а включают в себя множество генов, а также негенетические влияния, которые не менее важны, чем гены. Поэтому поиск генетических маркеров, связанных с поведением, может осуществляться только в отношении главных генов, вносящих основной вклад в изучаемый признак.

И нормальное, и отклоняющееся поведение настолько разнообразно, что трудно себе представить, чтобы оно формировалось за счет действия малого числа генов. На современном этапе, помимо поиска главных генов, анализа ДНК в семьях с отклоняющимся поведением и различными заболеваниями, не менее важен поиск методов средового, негенетического воздействия с целью профилактики и коррекции возможных нарушений поведения. Это является одной из главных задач современной психогенетики.

Поиск генов, включенных в поведение, влечет за собой множество этических проблем. Есть опасность, что результаты психогенетических исследований будут использованы для оправдания социального неравенства, ограничения возможностей получения образования или работы, давления на супружеские пары, ожидающие ребенка с возможным риском наследственной отягощенности и т.п.


^ 2. Предмет психогенетики

Одним з напрямів досліджень в цій області є вивчення ролі спадкових і средовищних чинників у формуванні міжіндивідуальної варіатівності різних психологічних і психофізіологічних характеристик людини. Це і є основний предмет психогенетики. Поза сумнівом, психогенетику можна віднести до розряду дисциплін, складових природно-наукової основи психології.

^ 3. Междисиплинарніе святи психогенетики

Психогенетика является областью науки, возникшей на стыке психологии и генетики. Как часть психологии психогенетика принадлежит к более широкой области - психологии индивидуальных различий (дифференциальной психологии), которая, в свою очередь, является частью общей психологии. Дифференциальная психология занимается исследованием индивидуальных различий между людьми или группами людей. В сферу ее компетенции входит довольно широкий диапазон проблем. В частности, одной из задач дифференциальной психологии является изучение происхождения индивидуальных различий, а именно роли биологических и социальных причин их возникновения. Одним из направлений исследований в этой области является изучение роли наследственных и средовых факторов в формировании межиндивидуальной вариативности различных психологических и психофизиологических характеристик человека. Это и есть основной предмет психогенетики. Несомненно, психогенетику можно отнести к разряду дисциплин, составляющих естественно-научные основы психологии.

Место психогенетики в генетике обозначить несколько сложнее. Генетика как наука изучает закономерности наследственности и изменчивости. Классификация областей генетики может осуществляться по различным принципам. Выделяют также определенные направления внутри крупных областей генетики, связанные с предметом изучения и поставленными задачами, например, сельскохозяйственная генетика, фармакогенетика, медицинская генетика и др. В этом отношении психогенетика является частью генетики поведения, включающей также генетику поведения животных и нейрогенетику. Вместе с тем все эти классификации достаточно условны, поскольку существует взаимодействие и взаимопроникновение отдельных областей генетики, как и в любой другой науке.

Нужно отметить, однако, что в современной зарубежной научной литературе, которая выходит преимущественно на английском языке, термин "психогенетика" практически не употребляется. Для обозначения этой научной дисциплины обычно используется название "генетика поведения человека" ("human behavioral genetics").

В отечественной психологии для обозначения дисциплины в высшей школе прочно закрепилось название "психогенетика". В научной и учебной литературе можно встретить наряду с термином "психогенетика" также и термины "генетика поведения" или "генетика поведения человека", которые часто употребляются как синонимы. Однако за названием науки стоит и определенное содержание. Прежде чем определить, каково будет содержание курса, необходимо понять, что вкладывается в само понятие поведения в отечественной и зарубежной психологии.

В своем предисловии к учебнику "Психогенетика" (1999) И.В. Равич-Щербо, один из ведущих специалистов в этой области, основатель первой в нашей стране лаборатории психогенетики, уделяет значительное внимание проблеме названия науки и различным толкованиям понятия "поведение". Автор подчеркивает неправомерность отождествления психологии с наукой о поведении и считает, что область знаний, которую можно было бы назвать психологической генетикой, правильнее именовать психогенетикой, а не генетикой поведения человека, как это принято на Западе.


^ 4. Методы исследования в области психогенетики

Для выявления генетических и средовых влияний на фенотипическое разнообразие применяются три основных подхода: близнецовые исследования, исследования приемных детей, семейный анализ (генеалогический). Постепенно развиваются и методы идентификации генов, непосредственно участвующих в формировании конкретных свойств.

Близнецовый метод

Близнецовый метод основан на существовании двух типов близнецов. Однояйцевые, или монозиготные, близнецы, как показывает само название, развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки (зиготы). После того как зигота начинает делиться, на какой-то стадии развития возможно отделение делящихся клеток друг от друга и разделение на два зародыша, каждый из которых начинает развиваться самостоятельно, как отдельный организм.

Разнояйцевые, или дизиготные, близнецы образуются при оплодотворении двух (и более) яйцеклеток и с самого начала развития представляют собой разные организмы.

Факторы, влияющие на появление монозиготных близнецов, до сих пор остаются неизвестными. В отношении дизиготных близнецов ситуация более понятна, поскольку для их появления необходимо одновременное созревание двух или нескольких яйцеклеток. В связи с этим на вероятность появления дизиготных близнецов влияет уровень фолликулостимулирующего гормона. Дизиготные близнецы могут быть разнополыми. Если в период овуляции женщина вступала в половую связь с разными партнерами, то яйцеклетки могли быть оплодотворены сперматозоидами разных отцов.

Метод приемных детей

Метод приемных детей позволяет выяснить, что больше влияет на развитие признака – генетические задатки или определенное воздействие среды. В основе метода лежит сравнение их сходства с родителями биологическими и теми, которые их усыновил. Сходство с биологическими родителями трактуется как свидетельство генетических влияний, сходство с приемными как показатель влияния общей среды.

При использовании метода приемных детей определяют корреляцию в развитии изучаемого признака между биологическими родителями и их детьми, воспитывающимися в других семьях.

Такие же вычисления проводят в отношении приемных детей и их усыновителей. Сходство в развитии признака свидетельствует о большой роли средовых воздействий, поскольку общая наследственность исключена. Еще один вариант — это сравнение приемных детей с родными детьми усыновителей. Сравнение детей, не являющихся родственниками, но воспитываемых в одной семье, дает возможность непосредственно оценить вклад общей среды в изменчивость признака, достаточно просто подсчитать коэффициент корреляции его выраженности.

Для наибольшей чистоты исследования необходимо подбирать случаи как можно более раннего усыновления, тогда воздействие другой среды будет минимальным.

Семейный (генеалогический) анализ

Этот метод основан на том простом соображении, что у родственников имеется некоторая часть одинаковых генов, поэтому можно определить генотипическую корреляцию (rg). Фенотипическую корреляцию (rp) можно установить экспериментально. Коэффициент наследуемости при этом вычисляется как отношение этих корреляций:

h2= rp/ rg

Для монозиготных близнецов генетическая корреляция равна 1. Для родства первой степени она составляет 0,5. В случае родства второй степени генетическая корреляция равна 0,25. Для третьей степени родства корреляция равна 0,125 — между двоюродными братьями и сестрами.

Тем не менее семейный анализ важен как дополнительный метод, позволяющий уточнить данные, которые получены с помощью других методов психогенетики.

^ 5. Близнецовый метод

Близнецовый метод основан на существовании двух типов близнецов. Однояйцевые, или монозиготные, близнецы, как показывает само название, развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки (зиготы). После того как зигота начинает делиться, на какой-то стадии развития возможно отделение делящихся клеток друг от друга и разделение на два зародыша, каждый из которых начинает развиваться самостоятельно, как отдельный организм.

Разнояйцевые, или дизиготные, близнецы образуются при оплодотворении двух (и более) яйцеклеток и с самого начала развития представляют собой разные организмы.

Факторы, влияющие на появление монозиготных близнецов, до сих пор остаются неизвестными. В отношении дизиготных близнецов ситуация более понятна, поскольку для их появления необходимо одновременное созревание двух или нескольких яйцеклеток. В связи с этим на вероятность появления дизиготных близнецов влияет уровень фолликулостимулирующего гормона. Дизиготные близнецы могут быть разнополыми. Если в период овуляции женщина вступала в половую связь с разными партнерами, то яйцеклетки могли быть оплодотворены сперматозоидами разных отцов.

Классический вариант близнецового метода

В классическом варианте близнецового метода исходят из оценок внутрипарного сходства близнецов. Для дискретных признаков используют понятия конкордантности и дискордантности. Если признак проявился у обоих близнецов (например, оба заболели шизофренией), говорят о конкордантности по этому признаку. Если у одного близнеца в фенотипе признак проявляется, а у другого нет (один болен, а другой остался здоровым), то речь идет о дискордантности.

Поскольку у монозиготных близнецов 100% общих генов, а у дизиготных примерно 50%; то значение коэффициента наследуемости признака в узком смысле получают по следующей формуле:

h2=2(rмз-rдз)

где h2 — наследуемость в узком смысле, rмз – коэффициент корреляции признака среди монозиготных близнецов, rдз — коэффициент корреляции признака среди дизиготных близнецов.

Вклад общей (разделенной) среды в изменчивость можно оценить таким образом:

ES = rмз - h2

Наконец, вклад индивидуальной (неразделенной) среды и ошибку измерения получают по формуле:

ENS= 1 - rмз

Заметим, что h2 не может быть больше 1. Для оценки наследуемости можно использовать показатель наследуемости Хользингера:



где К — конкордантность в процентах для моно- и дизиготных близнецов (МЗ И ДЗ соответственно). Если корреляция среди монозиготных близнецов превосходит корреляцию у дизиготных близнецов более чем в два раза, то из первых двух формул следует, что вклад общей среды в изменчивость признака в этом случае равен нулю.

Показатель наследуемости зависит и от условий среды тоже.

Метод разлученных близнецов

Еще один вариант близнецового метода — это метод разлученных близнецов, позволяющий отделить сходство, вызванное одинаковым генотипом от сходства, причиной которого являются одинаковые воздействия среды. Для такого поиска важно иметь близнецов, выросших в разных условиях.

При использовании метода разлученных близнецов сравнивается сходство монозиготных близнецов, выросших вместе, с данными по близнецам, разлученным после рождения и выросшим порознь. Метод дает возможность оценить воздействие разных сред на одинаковые генотипы.

Метод близнецовых семей

Эта разновидность исследований позволяет разобраться с так называемыми фенокопиями, т. е. с ненаследственными изменениями фенотипа организма, при которых в фенотипе в результате необычного воздействия внешней среды развивается признак, который обычно связан с определенным геном или набором генов.

Чтобы установить роль негенетических факторов и разобраться с природой конкордантности и дискордантности, применяют метод близнецовых семей.

Метод близнецовых семей можно применять и для выяснения так называемого материнского эффекта, т. е. большего влияния матери на фенотип потомков. Еще одна причина материнского эффекта — это влияние материнского организма на период внутриутробного развития.

Материнский эффект проявляется при сравнении детей в семьях, где матери являются монознготными близнецами с семьями, в которых монозиготными близнецами являются отцы.

Метод контрольного близнеца

Для определения влияния средовых воздействий на развитие того или иного признака в экспериментах можно применить метод контрольного близнеца. В экспериментальную и контрольную группы включают по одному близнецу из каждой пары. Если один близнец из пары подвергается воздействию определенного фактора, а другой служит контролем, то можно непосредственно оценить возможный вклад этого фактора в изменчивость признака.

Особенности близнецового метода

Имеется целый ряд ограничений близнецового метода, прежде всего связанных с недостаточной репрезентативностью, так как по некоторым характеристикам наблюдаются систематические отличия между близнецами и обычными людьми.

Часть отличий связана с особенностями перинатального развития (до и после рождения). Для близнецов характерен более низкий вес при рождении, больший процент мертворождений, выше смертность в раннем возрасте, больше осложнений при беременности и родах.

Систематические отличия имеются и между ди- и монозиготными близнецами. У монозиготных близнецов наблюдается более низкий вес при рождении, чем у дизиготных близнецов.

Другая особенность близнецов (как моно-, так и дизиготных) — это сниженные значения коэффициента интеллекта, особенно в раннем возрасте. Близнецы неизбежно развиваются в непрерывном контакте друг с другом. В каком-то смысле каждый из них есть часть среды другого, что особенно выражено в случае монозиготных близнецов. В результате такая замкнутость друг на друга приводит к отставанию в речевом развитии. Близнецы, в частности, дольше задерживаются на стадии примитивной синпрактической речи. В результате средние значения коэффициента интеллекта монозиготных близнецов оказываются на уровне 90—93 баллов.

^ 6. Дезоксирибонуклеїнова кислотам (ДНК)

Генетическая регуляция. Характер процессов роста и развития, соотношение между ними обусловлены прежде всего генетическими факторами. Тип развития каждого индивидуума определяется первично программой, заложенной в его коде. Физиологическая функция генов заключается в передаче информации клетке через матричную рибонуклеиновую кислоту (мРНК) и ферменты. Причем, никогда не происходит одновременной передачи всей имеющейся информации, т.е. не синтезируются одновременно все потенциально возможные ферменты. В связи с этим существуют одновременно активные (продуцирующие РНК) и неактивные гены. Благодаря генной регуляции происходит активация генов (индукция) и инактивация (репрессия) (Либберт, 1976;Льюин, 1987).

Таким образом, рост и развитие растений представляют собой процесс, связанный с избирательной экспрессией генов. Концепция развития, согласно которой активность определенных групп генов регулирует синтез ферментов и других белков, характерных для специализированных клеток, получила название теории дифференциальной активности генов (Уоринг, Филлипс, 1984). В понятие экспрессии генов входит:

— транскрипция дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) с образованием ядерной РНК. Генетическая информация, записанная в структуре хромосомной ДНК в виде триплетного нуклеотидного кода, передается в клетках благодаря синтезу РНК на матрице ДНК;

— процессинг (дополнительная модификация) ядерной РНК с образованием матричной РНК:

— трансляция мРНК с передачей заключенной в ней информации в последовательность аминокислот, включающихся в белок;

— участие ферментов в различных реакциях с образованием конечных продуктов экспрессии генов.

Регуляцию экспрессии гена в эукариотической клетке описывает схема, предложенная Р. Биттеном и Э. Дэвидсоном (по Полевому, 1989). Согласно их гипотезе, в ядерной ДНК наряду со структурными генами, кодирующими синтез различных мРНК, присутствуют интегрирующие регуляторные гены, содержащие многочисленные повторы. Если в нуклеоплазме в большом количестве появляются транскрипты с определенных регуляторных генов (регуляторные транскрипты), то образуются комплементарные ассоциаты с соответствующими про-мРНК. Эти про-мРНК подвергаются быстрому процессингу, и активированные таким образом мРНК начинают функционировать. При этом резко возрастает скорость их считывания с соответствующих структурных генов.

Эффекторы (фитогормоны, метаболиты и др.) поступают в ядро из цитоплазмы, индуцируют избирательную экспрессию генов. Эффектор, взаимодействуя со своим рецепторным белком, индуцирует транскрипцию определенного интегрирующего регуляторного гена с многочисленными повторами. Про-РНК с этого регуляторного гена подвергается процессингу, и регуляторные транскрипты, образуя комплементарные ассоциаты с про-мРНК,, индуцируют быстрое новообразование и активацию этой мРНК. В отличие от мРНК, считывание и активация мРНК, зависит от одновременного присутствия двух эффекторов. Например, синтез нитраредуктазы у растений можно индуцировать нитратом (субстратная индукция) и фитогормоном цитокинином, причем конечный продукт восстановления нитрата — аммоний — блокирует развитие нитратредуктазной активности.

Механизмы трансляции значительно сложнее процессов транскрипции. Интенсивность и направленность трансляции зависит от концентрации специфических мРНК, наличия всех компонентов аппарата трансляции (рибосом, тРНК, аминокислот, АТФ, синтетаз, регуляторных белков), присутствия в среде ионов, ее рН и др.

Известно, что рост и развитие растений, как и других организмов, детерминируется упорядоченной последовательностью в смене функций генов по времени. Академик Н.П. Дубинин (1986) считает, что каскадная регуляция на молекулярном уровне в отдельных тканях и органах, на разных этапах развития особи является центральным пунктом для всей проблемы генетической детерминации роста, развития и жизнедеятельности организмов. Им сформулировано восемь основных уровней генной регуляции организмов, отражающих временную последовательность и пространственную рассредоточенность генетических явлений, детерминирующих такую регуляцию: 1) на уровне транскрипции путем влияния на ее инициацию, элонгацию и детерминацию; 2) при посттранскрипционном превращении молекул пре- и -РНК (процессинг); 3) при преобразовании молекул пре- и -РНК, транскрибируемых с мозаичных генов, в зрелые молекулы путем сплайсинга; 4) при выходе молекул и -РНК из ядра в цитоплазму; 5) при трансляции, через влияние на инициацию, элонгацию и терминацию, что изменяет передачу кода гена на синтез пептидов; 6) через стабильность (оборот) молекул РНК; 7) через процессинг пептидов и самосборку белков; 8) при организации геномных перестроек типа функционирующих иммуноглобулино-вых генов, которые проявляются на строго определенном этапе онтогенеза.

^ 7. Поняття гена.

Ген – участок молекулы ДНК, копирующий первичную структуру белка.

Ген - структурная и функциональная единица наследственности, контролирующая развитие определенного признака или свойств.

Ген — материальный носитель наследственной информации, совокупность которых родители передают потомкам во время размножения. В настоящее время, в молекулярной биологии установлено, что гены — это участки ДНК, несущие какую-либо целостную информацию — о строении одной молекулы белка или одной молекулы РНК. Эти и другие функциональные молекулы определяют рост и функционирование организма.

В то же время, каждый ген характеризуется рядом специфических регуляторных последовательностей ДНК, таких как промоторы, которые принимают непосредственное участие в регулировании проявления гена. Регуляторные последовательности могут находиться как в непосредственной близости от открытой рамки считывания, кодирующей белок, или начала последовательности РНК, как в случае с промоторами, так и на расстоянии многих миллионов пар оснований (нуклеотидов), как в случае с энхансерами и супрессорами. Таким образом, понятие гена не ограничено только кодирующим участком ДНК, а представляет собой более широкую концепцию, включающую в себя и регуляторные последовательности.

Гены могут подвергаться мутациям — случайным или целенаправленным изменениям последовательности нуклеотидов в цепи ДНК. Мутации могут приводить к изменению последовательности, а следовательно изменению биологических характеристик белка или РНК, которые, в свою очередь, могут иметь результатом общее или локальное изменённое или анормальное функционирование организма. Такие мутации в ряде случаев являются патогенными, так как их результатом является заболевание, или летальными на эмбриональном уровне. Однако, далеко не все изменения последовательности нуклеотидов приводят к изменению последовательности белка (благодаря эффекту вырожденности генетического кода) или к существенному изменению последовательности и не являются патогенными.

^ 8. Загальна характеристика людського геному.

Гено́м — совокупность всех генов организма; его полный хромосомный набор.

Термин «геном» был предложен Гансом Винклером в 1920 г. для описания совокупности генов, заключённых в гаплоидном наборе хромосом организмов одного биологического вида. Первоначальный смысл этого термина указывал на то, что понятие генома в отличие от генотипа является генетической характеристикой вида в целом, а не отдельной особи. С развитием молекулярной генетики значение данного термина изменилось. Известно, что ДНК, которая является носителем генетической информации у большинства организмов и, следовательно, составляет основу генома, включает в себя не только гены в современном смысле этого слова. Большая часть ДНК эукариотических клеток представлена некодирующими («избыточными») последовательностями нуклеотидов, которые не заключают в себе информации о белках и РНК.

Генетическая информация в клетках содержится не только в хромосомах ядра, но и во внехромосомных молекулах ДНК. У бактерий к таким ДНК относятся плазмиды и некоторые умеренные вирусы, в клетках эукариот — это ДНК митохондрий, хлоропластов и других органоидов клеток. Объёмы генетической информации, заключённой в клетках зародышевой линии (предшественники половых клеток и сами гаметы) и соматических клетках, в ряде случаев существенно различаются. В онтогенезе соматические клетки могут утрачивать часть генетической информации клеток зародышевой линии, амплифицировать группы последовательностей и (или) значительно перестраивать исходные гены.

Следовательно, под геномом организма понимают суммарную ДНК гаплоидного набора хромосом и каждого из внехромосомных генетических элементов, содержащуюся в отдельной клетке зародышевой линии многоклеточного организма. В определении генома отдельного биологического вида необходимо учитывать, во-первых, генетические различия, связанные с полом организма, поскольку мужские и женские половые хромосомы различаются. Во-вторых, из-за громадного числа аллельных вариантов генов и сопутствующих последовательностей, которые присутствуют в генофонде больших популяций, можно говорить лишь о некоем усреднённом геноме, который сам по себе может обладать существенными отличиями от геномов отдельных особей. Размеры геномов организмов разных видов значительно отличаются друг от друга и при этом часто не наблюдается корреляции между уровнем эволюционной сложности биологического вида и размером его генома.

Геном человека насчитывает 3,3 млрд пар азотистых оснований в 25 хромосомах

22 пары аутосом (неполовых)

2 половые хромосомы

1 митохондриальная, передаётся от матери.

Геном идентичен у всех людей на 99,9%

^ 9. Генетична програма розвитку нервової системи.

Развитие ребенка с момента оплодотворения материнской яйцеклетки протекает при постоянном взаимодействии генетической программы и факторов внешней и внутренней сред. Сегодня очевидно, что генетическая программа развития не только организует и контролирует простейшие рефлексы и реакции растущего организма, но и в значительной степени определяет профиль многообразных поведенческих автоматизмов, адекватных практически всем возможным вариантам изменения внешней среды. Таким образом, генетическая программа, наряду с обеспечением общего плана развития нервной системы, как бы предусматривает и предвидит вероятные средовые воздействия, которые могут встретиться организму ребенка на пути его развития и заранее готовит адекватные ответные поведенческие реакции.

В соответствии с генетической программой развития нервной системы отдаленные друг от друга структуры мозга развиваются в конкретных временных промежутках. Временная характеристика как бы объединяет эти отделы мозга, определяя взаимосвязанную последовательность или синхронность их созревания. Синхронность развития событий в мозговых структурах, находящихся на отдалении друг от друга, обеспечивает возможность их структурной и функциональной интеграции в определенный период нейроонтогенеза при условии своевременного воздействия специфических средовых факторов. Так, в первые недели внутриутробной жизни синхронно развиваются пространственно отдаленные нервные клетки, предназначенные для синаптического соединения между собой.

Аналогично этому на втором месяце после рождения должны объединиться ранее развивавшиеся раздельно (но синхронно) периферические и центральные отделы зрительного, слухового, двигательного анализаторов и др. Если эти отделы развивались несинхронно, вследствие воздействия каких-либо неблагоприятных факторов, то их функциональная "состыковка" (объединение) с созданием единого анализатора (зрительного, слухового и т.п.) не может состояться в период, определенный для этого объединения генетической программой: в результате у ребенка неправильно формируется зрительное и слуховое восприятие, вплоть до полной слепоты и тяжелой тугоухости, проявляются двигательные или другие нарушения.

Нарушения развития психоневрологических функций - движений, восприятия, интеллекта, речи, коммуникации - могут быть обусловлены аномалией самой генетической программы нейроонтогенеза, воздействием различных факторов внешней и внутренней сред, вызывающим повреждение или задержку развития тех или иных отделов мозга (внутриутробная инфекция, нарушения кровообращения, гипоксия, травмы и др.), а также поражением так называемых матричных или ростовых зон мозга, ответственных за размножение и размещение в мозге нервных клеток, за замыкание связей между ними с формированием нейрональных сетей функциональных систем. Большое значение имеет и временной фактор: диссинхрония развития функциональных систем или их составных частей может привести к тяжелым нарушениям развития статико-моторных и психоречевых функций.

В соответствии с генетической программой нейрональные сети формируют функциональные системы, ответственные за созревание и реализацию конкретных неврологических функций. Развитие функциональных систем проходит несколько последовательных стадий: избыточное задействование нейронов и межнейрональных связей, как внутри системы, так и внешних информационных притоков к ней; постепенный отбор наиболее эффективных нейронов и межнейрональных контактов с минимизацией энергетических затрат внутри системы и высвобождением в резерв менее эффективных нервных клеток; постепенное ограничение, минимизация внешних связей функциональной системы. В результате перестройка завершается, и функциональная система становится "закрытой", и на этом этапе онтогенеза - относительно стабилизированной.

Как уже было отмечено, развитие функций и навыков ребенка не непрерывно, периоды стабильного состояния сменяются критическими периодами перестройки, переобучения для приведения функции в соответствие с новыми условиями внешней и внутренней сред, с требованиями нового возрастного периода. Во время критического периода переобучения закрытая функциональная система как бы "открывается" для внешних контактов, вновь обретая способность к перестройке, а после его завершения - "закрывается" и стабилизируется на относительно низком энергетическом уровне.

Таким образом, в процессе развития каждая функциональная система "стремится" стабилизироваться, стать "закрытой". Эта закономерность является универсальной, общей и для нормативного развития, и для аномального, болезненного. Стабильность закрытой аномальной функциональной системы определяет устойчивость патологического (или болезненного) состояния, резистентность его к обычно применяемой реабилитационной терапии. Вместе с тем, путем настойчивого стимулирующего воздействия на отдельные нервные клетки и нейронные сети функциональной системы можно инициировать для нее искусственный нештатный критический период и заставить ее "открыться", перестроиться и выработать вместо порочной болезненной функции новую, нормальную для данного возраста.

Нейроонтогенез - генетически запрограммированные структурные и функциональные превращения в нервной системе от момента зарождения организма до его смерти. Как было отмечено выше, на всех этапах нейроонтогенеза процессы развития протекают в тесном взаимодействии с процессами инволюции и умирания. Однако, на ранних этапах нейроонтогенеза преобладают процессы развития мозга, а на терминальных стадиях - инволюционные изменения. Наиболее интенсивные изменения в нервной системе происходят во внутриутробном, интранатальном и раннем постнатальном периодах нейроонтогенеза.


^ 10. Стадії розвитку мозку

  1. Нейрогенез (6 недель – 4,5 месяца) внутренняя поверхность нервной трубки выстилают нейрогенные стволовые клетки. Их особенность – бесконечный потенциал деления. Нейроны могут восстанавливаться в вентрикулярной зоне, гипокампе.

  2. Миграция

  3. Агрегация «склеивание в ткани»

  4. Дифференциация

  5. Рост аксонов и дендритов

  6. Появление синапсов количество синапсов стремительно увеличивается с рождения до 5-7 лет.

  7. Отсечение ненужных синапсов (апоптоз)

  8. Глиогенез

К периоду, непосредственно предшествующему рождению, мозг плода внешне напоминает мозг взрослого человека, хотя весит примерно в 3 раза меньше. Таким образом, масса мозга увеличивается в процессе развития в 3 раза, тогда как масса тела - в 20 раз (с 3 до 60 кг). Это связано с тем, что в отличие от других органов и систем в мозге к моменту рождения имеется полный набор нервных клеток, отпущенный на всю последующую жизнь - примерно 150 млрд. нейронов. В процессе жизни новые нейроны уже не будут вновь образовываться, а часть данных от рождения нервных клеток будет систематически уничтожаться, разрушаться в мозге во имя обеспечения его стабильной работы. Разрушаются или самоуничтожаются те нейроны, функционирование которых не соответствует генетической программе нейроонтогенеза: сформировавшие "неправильные" связи (не нашедшие "свою" клетку-мишень) или недостаточное количество связей, поврежденные или "заболевшие". Считается, что мозг взрослого человека ежедневно теряет до 150 тысяч нейронов. Это значит, что за 70 лет (25550 дней) жизни человек со здоровым мозгом только таким образом теряет в общей сложности 3 млрд.

Современными исследованиями убедительно показано, что размещение нейронов в коре, нервных ядрах и ганглиях неслучайно: за каждым нейроном "закреплено" строго определенное место и, если в результате миграции молодой нейрон ошибочно попадает не на "свое", предназначенное именно ему место, то он уничтожается, поскольку при этом возникает угроза создания ложных, отличающихся от генетически запрограммированных межнейрональных контактов.

Генетическая программа жестко следит за "правильностью" формирования межнейрональных контактов и сетей, которые обеспечивают нормативное развитие и функционирование мозга в целом и отдельных его структур и функциональных систем: нейроны, неправильно разместившиеся в мозге, не обеспечившие полноценность своих связей как в качественном, так и в количественном отношении незамедлительно уничтожаются во имя coxpaнения чистоты внутримозговых межнейрональных связей.

Механизмы такого уничтожения могут быть различными. В противовес некрозу (омертвению) клетки, который характеризуется определенной последовательностью структурного умирания ядра и всей клетки в целом, различают относительно недавно описанный феномен апоптоза (или т.н. "альтруистического самоубийства клетки"), заключающийся в самоуничтожении нейрона, не имеющем кардинальных признаков некротической смерти. Путем апоптоза за время внутриутробного развития мозга уничтожается до 3% всех нейронов - около 5 млрд. нервных клеток. Считается, что в реализации апоптоза участвуют, наряду с другими, особые информационные молекулы - фактор некроза , опухолей (ФНО) и интерлейкины, относящиеся к классу цитокинов, выполняющих в мозге роль нейротрансмиттеров - переносчиков различной информации, регулирующей метаболические, трофические, иммунные и др. процессы в нейроне. Вся цепочка тонких процессов, участвующих в осуществлении механизма апоптоза, в настоящее время не вполне ясна, но, очевидно, что в его основе лежит получение нейроном молекулярной информации о его несоответствии генетической "предначертанности", которая заложена (записана) в нем самом, в его геноме. Эта информация поступает к нейрону через его синаптические контакты с другими нейронами (иннервирующими его или клетками-мишенями, иннервируемыми им). Таким образом, примерная последовательность событий при апоптозе может быть такой: нейрон, получивший в синапсах молекулярную информацию о своей "некомпетентности", направляет эту молекулярную "почту" ретроградным транспортом к телу клетки и ее ядру, где информация сверяется с генетической программой развития данного нейрона и при их непоправимом несоответствии принимается решение о самоуничтожении. Но вернемся к очередным событиям нейроонтогенеза: нейрон прибыл к месту назначения в мозге, начинается рост аксона к клетке-мишени. Небольшой отросток-"хоботок", который помог нейрону на пути его миграции найти свое место в мозге, превращается в аксон, на конце которого образуется конус роста - расширение с пальцеподобными отростками-"щупальцами", которые, постоянно двигаясь, ориентируются в окружающей среде, осуществляют поиск направления роста, аксона к цели - клетке-мишени. <…>

Одновременно с ростом аксона к его встрече "готовится" клетка-мишень, формируя на своей поверхности "посадочную площадку" рецепторного поля для приема аксона и образования с ним синаптического контакта. На созревание рецепторного поля, его готовности ("компетентности") для приема аксона необходимо время. К моменту прихода аксона рецепторная площадка клетки-мишени должна быть на пике зрелости (не недозрелой и не перезрелой), в полной готовности к образованию синапса.

Таким образом, время роста аксона к клетке-мишени должно примерно соответствовать времени созревания рецепторного поля на ее поверхности. Иными словами, два события синхронно запускаются и протекают в двух разных местах мозга, подчиняясь общему плану генетической программы развития, чтобы в фиксированный момент слиться в единый процесс. Эта закономерность чрезвычайно важна и характерна для многих (если не всех) этапов развития нервной системы. <…>

Следует отметить, что, в соответствии с принципом создания дублирующих функциональных систем, генетическая программа предусматривает приход к клетке-мишени не одного, а нескольких аксонов от разных иннервирующих клеток, которые формируют синаптические контакты на поверхности клетки-мишени в соседних, смежных зонах. При этом выход из строя по какой-либо причине одного из аксонов сопровождается разрушением его синаптического контакта и экспансией на "освободившееся" место аксонов-соседей, которые таким образом компенсируют функциональный дефицит.

Каждая нервная клетка и ее отростки "стремятся" иметь как можно больше контактов, максимально увеличить их суммарную территорию, что обеспечивает нейрону определенный достаточный уровень функциональной загруженности и гарантию от уничтожения (путем включения механизма апоптоза). Поэтому он "старается" занять освободившуюся от соседних нейронов синаптическую площадь. Высокие компенсаторные возможности и гибкая пластичность мозга растущего ребенка связаны именно со стремлением нейрона к синаптической экспансии, а отнюдь не с его "альтруистическим самопожертвованием". <…>

По-видимому, второй месяц жизни является критическим не только для развития зрения, но также и для слухового анализатора и др. Такой же, но несколько более растянутый по времени и отдаленный от рождения оптимальный период имеется и для развития речи (от 1,5 лет до 3-4). Хорошо известно, что дети-"маугли" навсегда лишаются возможности научиться говорить и остаются немыми, если попадают в человеческое общество после 5 лет. <…>

Таким образом, после истечения оптимального срока, определенного генетической программой для развития той или иной функции мозга, соответствующая функциональная система оказывается закрытой, независимо от того, получила она или нет адекватное средовое воздействие. Отражение в строго фиксированные оптимальные сроки внешних воздействий, адекватных задачам нейроонтогенеза, происходит в виде дендритного ветвления и образования нейрональных сетей и обеспечивает нормативное формирование и нормативное закрытие функциональной системы.

При отсутствии или несвоевременном (запоздалом) появлении адекватных внешних воздействий, напр., при световой депривации в первые недели жизни или при отсутствии человеческого речевого окружения в первые 3-5 лет и т.п., функциональная система своим дендритным нейрональным аппаратом методично отражает то, что ей предоставлено внешней средой, - соответственно темное беззрительное или безречевое окружение. После окончания оптимального периода такая функциональная система становится закрытой, малодоступной для внешних воздействий, что определяет стойкость возникших отклонений в развитии: ребенок остается незрячим и немым.

Закрытие функциональной системы после завершения очередного этапа запечатлевания соответствующего "образа" внешней среды отражает двунаправленную тенденцию мозга - адаптироваться к средовым условиям при одновременном сохранении своей автономности и независимости от среды. При этом фаза взаимодействия со средой и адаптации к ее условиям закономерно сменяется фазой ограничения контактов с "закрытием" функциональной системы для внешних влияний. Указанная закономерность является ключевой в реализации критических периодов развития ребенка.

^ 11. Поняття нейромедіатору

Биологически активные вещества, осуществляющие передачу нервных импульсов через синапсы между нейронами называются нейромедиаторами (лат. mediator - посредник). Нервный импульс, поступающий в пресинаптическое окончание, вызывает освобождение в синаптическую щель медиатора. Молекулы медиаторов реагируют со специфическими рецепторными белками клеточной мембраны, меняя ее проницаемость для определенных -ионов, что приводит к возникновению потенциала действия.

В настоящее время известны следующие вещества, выполняющие медиаторные функции: ацетилхолин , катехоламины ( адреналин , норадреналин , дофамин ), аминокислоты ( гамма-аминомасляная кислота , глутаминовая кислота , глицин ), гистамин , нейроактивные пептиды . К числу самых важных нейромедиаторов мозга относятся ацетилхолин , норадреналин , серотонин , дофамин , глутамат , ГАМК , эндорфины и энкефалины .

Известно несколько медиаторных веществ, для большинства из них описаны системы синтеза, хранения, высвобождения, взаимодействия с постсинаптическими рецепторами (из которых наиболее хорошо изучен ацетилхолиновый рецептор ), инактивации, возврата продуктов их расщепления в пресинаптические окончания.

Имеются данные о том, что во всех пресинаптических окончаниях зрелого нейрона высвобождается один и тот же медиатор ( принцип Дейла ). Однако в процессе своего развития некоторые нейроны временно синтезируют и высвобождают более одного медиаторного вещества. Предполагают, что каждый нейрон можно отнести к категории либо возбуждающих, либо тормозных (концепция функциональной специфичности).

Нейроны, высвобождающие ацетилхолин, называются холинэргическими нейронами , а катехоламины - адренергическими нейронами .

Молекулы нейроактивных пептидов представляют собой более или мене длинные цепи аминокислот. Предполагается, что вещество, которое служит медиатором в первичных афферентных волокнах в спинном мозге, является нейроактивным пептидом. Некоторые из нейроактивных пептидов представляют собой нейрогормоны , т.е. вещества, которые высвобождаются из нервных клеток , а затем переносятся кровотоком к их мишеням (не являющимся нейронами). К таким пептидам относятся либерины ( рилизинг - гормоны ), которые действуют на аденогипофиз , антидиуретический гормон ( вазопрессин ) и окситоцин , которые синтезируются в гипоталамусе и хранятся в нейрогипофизе .

Еще одна группа пептидов влияет на активность нейронов не через посредство синапсов, а присутствуя в качестве гормонов, например, эндорфины . Такие пептиды называются нейромодуляторами.

Классификация нейромедиаторов

  1. Небольшие молекулы

    1. Ацетилхолин

    2. Катехоланины (адреналин, норадреналин, допамин, серотонин)

    3. Аминокислоты (ГАМК)

  2. Нейропептиды (большие молекулы)

    1. Опиоиды

    2. Эндорфины

    3. Гормоны нейрогипофиза (окситоцин)

  3. Газы

    1. Оксид азота (в виагре) – расширяет сосуды

^ 12. Допамінергічні шляхи у мозку. Функції допаміну.

Дофами́н (DA) — нейромедиатор, а также гормон, вырабатываемый мозговым веществом надпочечников и другими тканями (например, почками).

По химической структуре дофамин относится к биогенным аминам, конкретно к катехоламинам. Дофамин является предшественником норадреналина (и, соответственно, адреналина) в его биосинтезе.

Дофамин как нейромедиатор

Дофамин является одним из химических факторов внутреннего подкрепления (ФВП). Он выделяется при получении удовольствия. Как и у большинства таких факторов, у дофамина существуют наркотические аналоги, например, амфетамин, экстази, эфедрин. Кокаин является ингибитором обратного захвата дофамина. Резерпин блокирует накачку дофамина в пресинаптические везикулы.

Синтез дофамина

Предшественником дофамина является L-тирозин (он синтезируется из фенилаланина), который гидроксилируется (присоединяет OH-группу) ферментом тирозингидроксилазой с образованием L-DOPA, которая, в свою очередь, теряет COOH-группу с помощью фермента L-DOPA-декарбоксилазы, и превращается в дофамин. Этот процесс происходит в цитоплазме нейрона.

«Круговорот» дофамина

Синтезированный нейроном дофамин закачивается в дофаминовые везикулы. Этот процесс является протон-сопряженным транспортом. В везикулу с помощью протон-зависимой АТФазы закачиваются ионы H+. При выходе протонов по градиенту в везикулу поступают молекулы дофамина.

Далее дофамин выводится в синаптическую щель. Часть его участвует в передаче нервного импульса, воздействуя на клеточные D-рецепторы постсинаптической мембраны, а часть возвращается в пресинаптический нейрон с помощью обратного захвата. Ауторегуляция выхода дофамина обеспечивается D2 и D3 рецепторами на мембране пресинаптического нейрона. Обратный захват производится транспортером дофамина. Вернувшийся в клетку медиатор расщепляется с помощью моноаминооксидазы (МАО), и, далее, альдегиддегидрогеназы и катехол-О-метил-трансферазы до гомованилиновой кислоты.

Дофаминергическая система

Локализация в ЦНС

Из всех нейронов ЦНС только около семи тысяч вырабатывают дофамин. Известно несколько дофаминовых ядер, расположенных в мозге. Это дугообразное ядро (лат. nucleus arcuatum), дающее свои отростки в срединное возвышение гипоталамуса. Дофаминовые нейроны черной субстанции посылают аксоны в стриатум (хвостатое и чечевицеобразное ядро). Нейроны, находящиеся в области вентральной покрышки, дают проекции к лимбическим структурам и коре.

Основные дофаминовые пути

В экстрапирамидной системе дофамин играет роль стимулирующего нейромедиатора, способствующего повышению двигательной активности, уменьшению двигательной заторможенности и скованности, снижению гипертонуса мышц. Физиологическими антагонистами дофамина в экстрапирамидной системе являются ацетилхолин и ГАМК.

В гипоталамусе и гипофизе дофамин играет роль естественного тормозного нейромедиатора, угнетающего секрецию ряда гормонов. При этом угнетающее действие на секрецию разных гормонов реализуется при разных концентрациях дофамина, что обеспечивает высокую специфичность регуляции. Наиболее чувствительна к тормозящему действию дофаминергических сигналов секреция пролактина, в меньшей степени — секреция соматолиберина и соматотропина, в ещё меньшей — секреция кортиколиберина и кортикотропина и в совсем малой степени — секреция тиролиберина и тиротропина. Секреция гонадотропинов и гонадолиберина не угнетается дофаминергическими сигналами.

^ 13. Дія серотоніну у ЦНС

Серотонин - производное триптофана - является одним из основных нейромедиаторов центральной нервной системы. Под влиянием солнечного света в дневное время в эпифизе вырабатывается серотонин, а в ночное время - мелатонин . Оба гормона сцеплены между собой, поскольку серотонин является предшественником мелатонина.

В качестве гормона серотонин регулирует моторику желудочно-кишечного тракта, выделение слизи, вызывает спазм поврежденных сосудов и т.п.

Содержится в шоколаде (в молочном) – три агониста серотонина – глюкоза, молоко, сантина

Агонистами серотонина также являются наркотики группы галлюциногенов

Психологическое значение серотонина – связь человека со своими потребностями.

Недостаток серотонина вызывает ощущение тотальной бессмысленности. Исчезновение груминга, импульсивность, агрессию.

У больных анорексией наблюдается повышенное содержание серотонина.

Серотонин – гормон настроения, повышение уровня серотонина создает в коре головного мозга ощущение подъема настроения, различные сочетания серотонина с другими гормонами дают человеку возможность ощутить весь спектр эмоций от удовлетворения до эйфории, недостаток серотонина вызывает снижение настроения и депрессию. Стимулирует области, отвечающие за процесс познавательной активности, отвечает за самообладание или эмоциональную устойчивость, формирует устойчивость к стрессу, даёт прилив физических сил, доминирование человека в социальной иерархии также обусловлено высоким уровнем серотонина. Прием аминокислоты триптофана, которая нужна для непосредственного синтеза серотонина, вызывает чувство сытости. Мозг быстро улавливает связь между этими явлениями и в случае депрессии (серотонинового голодания) требует дополнительного поступления пищи с триптофаном или глюкозой. По этому принципу возникают булимия и синдром сладкоежки и это позволяет говорить, что любители сладкого и полные люди более добродушны, чем худые. Прием этанола усиливает выброс серотонина, уменьшение концентрации серотонина служит фактором, усиливающим стремление к выпивке.

^ 14. Норадреналін і його вплив на психічні процеси.

Адреналин и норадреналин оказывают преимущественно прямое действие на адренорецепторы.

Норадреналин является предшественником адреналина. По химическому строению норадреналин отличается от него отсутствием метильной группы у атома азота аминогруппы боковой цепи, его действие как гормона во многом синергично с действием адреналина.
  1   2   3   4



Скачать файл (393.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru