Семинар 11. БИОЛОГИЯ. 1. Цели и задачи генетики человека
 Скачать 87.5 Kb.
|
|
Семинар 11 «Человек как объект генетического анализа. Характеристика кариотипа человека. Методы изучения генетики человека. Составление и анализ родословных» 1. Цели и задачи генетики человека. Генетика человека изучает закономерности наследования нормальных и патологических признаков в зависимости от генотипа и условий внешней среды. Составной частью генетики человека является медицинская генетика, которая изучает наследственность и изменчивость с точки зрения патологии. Целью медицинской генетики является разработка методов диагностики, лечения и профилактики наследственных болезней у человека. Задачи:
2. Особенности проведения генетического анализа у человека, основные методы генетики человека. Особенности человека как объекта генетического анализа:
Генетика человека имеет как основные специфические методы исследования: - клинико-генеалогический - близнецовый - цитогенетический - биохимический - популяционно-статистический - иммунологический - дерматоглифики - онтогенетический - генетики соматических клеток 3. Характеристика кариотипа человека. В 1956 году Ю. Тио и А. Леван изучили кариотип человека. Классификация хромосом человека: 1. A (1 – 3 пары) 1 и 3 – большие метацентрики; 2 – большие субметацентрики 2. B (4 – 5 пары) – большие субметацентрики 3. C (6 – 12 пары) – средние субметацентрики (X-хромосома не отличима) 4. D (13 – 15 пары) – средние акроцентрики (все со спутниками) 5. E (16 – 18 пары) – короткие субметацентрики 6. F (19 – 20 пары) – короткие метацентрики 7. G (21 – 22 пары) – короткие акроцентрики (со спутниками) 8. половые хромосомы – Y – акроцентрик средних размеров, X – средний субметацентрик  Правила хромосом:
4. Клинико-генеалогический метод. Характеристика типов наследования патологических признаков у человека. Метод был впервые предложен Ф. Гальтоном, условные обозначения (символы) - Юстом. Этапы анализа: 1. Сбор данных о всех родственниках обследуемого (анамнез), которого называют пробанд. Используют все формы анкетирования с обязательным медицинским обследыванием всех членов семьи. Данные статистически обрабатываются. 2. Графическое построение родословной 3. Анализ родословной и выводы Этот метод позволяет установить:
Особенности основных типов наследования патологических признаков:
5. Цитогенетический метод: сущность и этапы. Метод микроскопического изучения наследственных структур клетки - хромосом. Он включает кариотипирование и определение полового хроматина. а) Кариотипирование проводится для получения метафазных хромосом. Кариотип - это диплоидный набор хромосом в соматических клетках на стадии метафазы, характерный для данного вида. Кариотип, представленный в виде диаграммы, называется идиограмма, кариограмма или хромосомный комплекс. Для кариотипирования наиболее удобным источником клеток являются лимфоциты (клетки периферической крови). Вначале получают достаточное количество делящихся клеток (стимуляция ФГА), а затем метафазные пластинки (для остановки деления на стадии метафазы используют колхицин) с раздельно лежащими хромосомами (гипотонический раствор). Препараты окрашивают и фотографируют, хромосомы вырезают и раскладывают. Для систематизации хромосом используют две стандартные классификации: Денверскую и Парижскую. В основу Денверской классификации положены два принципа: длина хромосом и их форма (метацентрические, субметацентрические, акроцентрические), при этом используется метод сплошной окраски хромосом. По этой классификации все хромосомы разделены на семь групп, каждая пара хромосом имеет свой номер. Недостатком классификации является трудность в идентификации хромосом внутри группы. Парижская классификация основывается на дифференциальном окрашивании метафазных хромосом. Каждая хромосома имеет свой индивидуальный рисунок, четкую дифференциацию по длине на светлые и темные полосы - диски (сегменты). Разработана система обозначения линейной дифференциации хромосом (номер хромосомы, плечо, район, сегмент). б) Определение Х-полового хроматина. Половой хроматин (тельце Барра) - компактная темная глыбка, которая имеется в интерфазном ядре соматических клеток нормальных женщин. Половой хроматин представляет спирализованную Х-хромосому. Инактивация одной из Х-хромосом является механизмом, выравнивающим баланс генов в мужском и женском организме. Согласно гипотезе Марии Лайон, инактивация Х-хромосомы происходит на ранних стадиях эмбриогенеза (14 день), она носит случайный характер, причем инактивируются только длинные плечи Х-хромосомы. По числу глыбок полового хроматина можно судить о числе Х-хромосом (формула n+1, где n - число телец Барра). При любом числе Х-хромосом в активном состоянии будет только одна Х-хромосома. Цитогенетические методы используются для диагностики хромосомных болезней (изменение числа и структуры хромосом), определения пола, изучения хромосомного полиморфизма членов популяций. Цитогенетический метод применяют в целях:
Этапы: 1. Культивирование клеток крови на питательных средах 2. Стимуляция митотических делений 3. Добавление колхицина для разрушения нитей веретена деления, остановка деления на стадии метафазы 4. Обработка клеток гипотоническим раствором для свободного расположения хромосом 5. Окрашивание 6. Микроскопирование и фотографирование 7. Построение идиограммы 6. Характеристика биохимического и иммунологического методов. Биохимический методпозволяет выявить многие наследственные болезни человека, связанные с нарушением обмена веществ. Известны аномалии углеводного, аминокислотного, липидного и других типов обмена веществ. Биохимическую диагностику наследственных нарушений обмена проводят в два этапа. 1. На первом этапе (экспресс диагностика) применяются методы массового биохимического скрининга, которые просты и используют самый доступный биологический материал 2. Уточняющая диагностика. Применяются сложные методы, основанные на активности ферментных систем, которые позволяют выявлять генные мутации – причины НБО Для определения содержания в крови, моче или амниотической жидкости промежуточных, побочных и конечных продуктов обмена кроме качественных реакций со специфическими реактивами на определенные вещества используют хроматографические методы исследования аминокислот и других соединений. Иммунологические методы исследования— диагностические методы исследования, основанные на специфическом взаимодействии антигенов и антител. Широко используются для лабораторной диагностики инфекционных и паразитарных болезней, определения групп крови, тканевых и опухолевых антигенов, видовой принадлежности белка, распознавания аллергии и аутоиммунных болезней, беременности, гормональных нарушений. 7. Характеристика популяционно-статистического метода. С помощью популяционно-статистического метода изучают наследственные признаки в больших группах населения, в одном или нескольких поколениях. Существенным моментом при использовании этого метода является статистическая обработка получаемых данных. Этим методом можно рассчитать частоту встречаемости в популяции различных аллелей гена и разных генотипов по этим аллелям, выяснить распространение в ней различных наследственных признаков, в том числе заболеваний. При статистической обработке материала, получаемого при обследовании группы населения по интересующему исследователя признаку, основой для выяснения генетической структуры популяции является закон генетического равновесия Харди — Вайнберга. Он отражает закономерность, в соответствии с которой при определенных условиях соотношение аллелей генов и генотипов в генофонде популяции сохраняется неизменным в ряду поколений этой популяции. На основании этого закона, имея данные о частоте встречаемости в популяции рецессивного фенотипа, обладающего гомозиготным генотипом (аа), можно рассчитать частоту встречаемости указанного аллеля (а) в генофонде данного поколения. Распространив эти сведения на ближайшие поколения, можно предсказать частоту появления в них людей с рецессивным признаком, а также гетерозиготных носителей рецессивного аллеля. Математическим выражением закона Харди — Вайнберга служит формула (рА. + qa)2, где р и q — частоты встречаемости аллелей А и а соответствующего гена. Раскрытие этой формулы дает возможность рассчитать частоту встречаемости людей с разным генотипом и в первую очередь гетерозигот — носителей скрытого рецессивного аллеля: p2AA + 2pqAa + q2аа. Например, альбинизм обусловлен отсутствием фермента, участвующего в образовании пигмента меланина и является наследственным рецессивным признаком. Частота встречаемости в популяции альбиносов (аа) равна 1:20 000. Следовательно, q2 = 1/20 000, тогда q = 1/141, up = 140/141. В соответствии с формулой закона Харди — Вайнберга частота встречаемости гетерозигот = 2pq, т.е. соответствует 2 х (1/141) х (140/141) = 280/20000 = 1/70. Это означает, что в данной популяции гетерозиготные носители аллеля альбинизма встречаются с частотой один на 70 человек. |