Курс лекций по дисциплине "Биология"

4. Трисомия Х (ХХХ); 47 хр. (46 + Х);

Впервые описан в 1959 году у женщины с наличием двух телец полового хроматина,

   Её кариотип которой состоял из 47 хромосом с тремя Х-хромосомами.

5. Синдром Дауна. В классическом варианте трисомия 21; 47 хр. (46 + третья 21 хр.)

Это заболевание впервые описано Дауном в 1866г. 

6. Синдром Патау. Трисомия 13; 47 хр. (46 + третья 13 хр.). 1960г.

Выявление хромосомных болезней:

• кариотипирование.
• выявление полового хроматина, или телец Барра (в случае анеуплоидии по половым хромосомам). Количество Х-хромосом на единицу больше количества телец Барра. (или количество телец Барра на одну единицу меньше количества Х-хромосом).

 

ЛЕКЦИЯ 12    Основные методы изучения наследственности человека.

 

1. Генетика человека, определение.

Генетика человека – это наука, изучающая наследственность и изменчивость человека.

Ежегодно в мире рождается 5 – 7 % детей с наследственными заболеваниями.

В настоящее время ученые интенсивно изучают работу гена на разных этапах онтогенеза.

У человека известно большое количество заболеваний, имеющих в своей основе наследственную предрасположенность. Например: сахарный диабет, язвенная болезнь, гипертоническая болезнь. Таким образом, очевидно, что какие-то поломки в наследственном аппарате кочуют из одного поколения в другое.

Генетика человека подразделяеется на:

• собственно генетику человека, которая изучает наследственность и изменчивость человека в норме.
• медицинскую генетику, которая изучает причины и механизмы возникновения

 наследственных заболеваний, а  также разрабатывает возможные  пути лечения и 

профилактики наследственных заболеваний.

 

2. Человек как специфический  объект генетического анализа.

• у человека известно большое количество хромосом и генов, что обеспечивает большое генетическое разнообразие людей. В кариотипе человека 46 хромосом, а количество генов примерно 23.000.
• у человека малочисленное потомство, а у дрозофилы 1.000 потомков.
• для человека характерна медленная сменяемость поколений. Например, у дрозофилы каждые 2 недели происходит смена поколения, а у человека только через ≈ 25 лет.
• в генетике человека не используется гибридологический метод, так как над человеком нельзя ставить опыты.

 

3. Основные методы изучения  наследственности человека:

а) генеалогический

Это метод родословных. Используется в генетике человека всегда. Человек, который первым попадает в поле зрения врача генетика, называется – пробанд. В отношении этого человека составляется родословная. Дети одной супружеской пары называются – сибсы.

Значение этого метода:

• метод позволяет ответить на вопрос, является ли признак наследственным или он не наследственный (фенокопия).
• позволяет определить пенетрантность гена (степень проявления гена в признак, количественный показатель).
• определить тип наследования.

Типы наследования признаков.

Аутосомно-доминантный тип наследования (карий цвет глаз, праворукость, многопалость, короткопалость).

• ген проявляется в признак в гетерозиготном состоянии.
• признак проявляется в каждом поколении, то есть распределяется по вертикали.
• один из родителей больного ребенка, как правило, болен.
• носителей нет.
• чаще болеют в равной степени оба пола.

Аутосомно-рецессивный тип наследования (голубой цвет глаз, леворукость, пятипалость, глухонемота, катаракта, муковисцидоз, галактоземия, фенилкетонурия).

• ген проявляется в признак в гомозиготном состоянии.
• присутствуют носители рецессивного гена, они гетерозиготны поэтому фенотипически здоровы.
• признак проявляется не в каждом поколении.
• признак распространяется по горизонтали.
• вероятность рождения больного ребенка у гетерозиготных родителей 25%.
• признак в равной степени проявляется у обоих полов.
• вероятность рождения больных детей увеличивается при близкородственных браках.

 

Х-сцепленный доминантный тип наследования (цилиндроматоз – рак волосистой части головы).

• в 100% случаев отец больной, и передает заболевание дочерям.
• больной отец никогда не передает заболевание сыновьям.
• х рецессивный тип (гемофилия, дальтонизм).
• женщины являются носительницами рецессивного гена.
• признак от матери носительницы передается сыновьям.
• болеют, как правило, мужчины.

 

Х-сцепленный рецессивный тип (гемофилия, дальтонизм)

• признак наследуется гораздо чаще мужчинами
• признак проявляется не в каждом поколении (через 1-2 поколения)
• у матери ребенка этот признак может отсутствовать
• в семье рождается половина мальчиков больными, половина девочек являются носительницами мутантно гена.

У-сцепленный тип, или голандрический тип (оволоснение ушной раковины, перепонки между пальцами, дифференцировка гонад по мужскому типу)

• признак наследуется только мужчинами
• признак проявляется в каждом поколении (все мальчики рождаются больными)
• отец ребёнка обязательно имеет этот признак.

б) близнецовый

На земле 1,5 – 2% близнецов. Бывают однояйцевые (монозиготные), и разнояйцевые (дизиготные) близнецы.

Монозиготные близнецы развиваются из одной зиготы, имеют одинаковый генотип. Дизиготные близнецы развиваются из разных зигот и имеют разный генотип.

Если признаки у близнецов совпадают, то говорят о конкордантности.

Если признаки не совпадают, то говорят о дискордантности признаков.

Значение этого метода:

• Метод позволяет установить роль наследственности (генотипа) и внешней среды в формировании фенотипа.
• Метод позволяет установить степень пенетрантности (количественного проявления) и экспрессивности гена (степени выраженности, качественного проявления).

в) цитогенетический

Позволяет изучить число хромосом и их структуру, а также установить число телец полового хроматина (телец Барра) в интерфазных ядрах. Метод применяется в диагностике хромосомных болезней.

Хромосомы изучают на стадии метафазы митоза. Для исследований чаще берут лейкоциты крови или фибробласты кожи. Клетки, которые выделили, помещают в питательную среду, добавляют специальные вещества (митогены), которые вызывают митоз. Через 48 часов лейкоциты будут на стадии метафазы митоза. Деление клеток останавливают колхицином, который разрушает нити веретена деления. Далее хромосомы окрашивают и микроскопируют. Для идентификации хромосом в пределах каждой группы используется дифференциальное окрашивание хромосом. У каждой хромосомы свой специфический рисунок.

г) популяционно-статистический

Этот метод основан на законе Харди – Вайнберга.

Его математическое выражение: (Р+ g)2 =  P2 + 2Pg + g2 = 1

Р – частота встречаемости доминантного гена 

g – частота встречаемости рецессивного гена.

Суммы всех частот аллельных генов (и генотипов) = 1.

Метод позволяет рассчитать частоту доминантного и рецессивного гена в популяции. Так же частоту встречаемости гомозигот и гетерозигот в популяции, а так же установить степень пенетрантности и экспрессивности гена.

д) методы генетики соматических клеток

Из организма выделяют соматические клетки и помещают их в питательную среду. В питательной среде клетки живут, функционируют и выделяют продукты функциональной активности генов (белки). Эти продукты изучают и делают выводы о работе соответствующих генов.

Кроме того, можно провести гибридизацию клеток (in vitro – в стекле), т.е. соединить соматические клетки различных видов организмов и получить гибридные клетки. Чаще всего проводят гибридизацию клеток человека и мышей.

В питательную среду обязательно добавляют вещества или вирусы, которые способствуют сближению плазматических мембран.

Полученная гибридная клетка начинает делиться, и при каждом делении из ядра выталкиваются хромосомы человека и разрушаются в цитоплазме. Наступает момент, когда гибридная клетка будет содержать все хромосомы мыши и только 1 (или 2) хромосомы человека. Гены, которые находятся в данной (человеческой) хромосоме обеспечивают  синтез соответствующих белков, которые выделяются в питательную среду. Эти белки

изучают и делают вывод о том, в какой именно хромосоме локализованы гены.

    Этот метод используется:

• для построения генетических карт хромосом человека 
• позволяет изучать работу генов
• позволяет выявлять генные мутации.

 

е) методы моделирования

В природе существуют естественные модели различных наследственных заболеваний, их изучают на животных и только потом на людях (гемофилия и альбинизм встречается у собак и человека).

ж) дерматоглифический метод

Изучают рисунок на коже ладоней и подошв. За этот рисунок отвечают соответствующие гены и на основании этого рисунка можно заподозрить то или иное наследственное заболевание.

з) биохимический метод (диагностика галактоземии)

Любая мутация отражается либо на наличии определённого белка в организме, либо на его активности. Поэтому по изменению количества или активности белка можно судить о наличии мутации. В крови новорождённого содержится моносахарид галактоза, который образуется при расщеплении дисахарида молока лактозы на глюкозу и галактозу. Галактоза непосредственно не усваивается организмом, она должна быть переведена специальным ферментом в усваиваемую форму – глюкоза-1-фосфат.

      Наследственная болезнь  галактоземия обусловлена нарушением функции гена, контролирующего синтез белка-фермента, превращающего галактозу в усваиваемую форму. В крови больных детей будет очень мало этого фермента и много галактозы, что устанавливается биохимическим анализом.

и) иммунологический метод

Изучают антигенный состав клеток различных тканей и органов человека. Антигены находятся на поверхности клеток, это чаще гликопротеиды, иногда мукополисахариды. За антигены отвечают соответствующие гены, и если антигенный состав меняется, то делают вывод о соответствующих генных мутациях. Метод важен при пересадке органов  и переливании крови (гены групп крови по системе АВО находятся в 9 хромосоме).

к) метод ДНК–диагностики

Экспериментально получают ДНК зонды или РНК зонды, представляющие определенную последовательность нуклеотидов. Их метят радиоактивной меткой (Р32). Затем из клеток человека выделяют фрагменты ДНК, и к каждому фрагменту подводят зонд. Если фрагмент ДНК и зонд взаимодействуют (по принципу комплементарности) то на рентгеновской пленке появится характерное свечение. Зная последовательность нуклеотидов в зонде можно узнать последовательность нуклеотидов во фрагменте ДНК человека. Если взаимодействия нет, можно сделать вывод о генной мутации. В настоящее время получены зонды к 21 хромосоме и к У-хромосоме. Метод удобен тем, что диагностику хромосомных болезней можно проводить на стадии интерфазы митоза.

 

4. Медико-генетическое  консультирование.

Первая медико-генетическая консультация была организована в Москве в конце 20-х годов ХХ века отечественным неврологом и генетиком Давыденковым С.Н. В плане пренатальной (дородовой) диагностики и профилактики наследственных болезней важную роль играют медико-генетические консультации.

Основная цель медико-генетического консультирования – предупреждение рождения больного ребенка.

Задачи медико-генетического консультирования

• установление точного диагноза наследственной патологии.
• пренатальная (дородовая) диагностика врожденных и наследственных заболеваний.
• определение типа наследования заболевания.
• оценка величины риска рождения больного ребенка, помощь в принятии решения.
• пропаганда медико-генетических знаний среди населения.
• выявление гетерозиготных носителей.

Поводом для медико-генетического консультирования могут быть:

• рождение ребенка с тяжелым пороком развития.
• самопроизвольные аборты, выкидыши, мертворождения.
• близкородственные браки.
• работа супругов на вредном производстве.
• возраст женщины старше 35 лет, а у мужчин – 40 лет.