1. Медицинская генетика. Основные термины и понятия
 Скачать 381.01 Kb.
|
|
1. Медицинская генетика. Основные термины и понятия. Медицинская генетика область медицины, наука, которая изучает явления наследственности и изменчивости в различных популяциях людей, особенности проявления и развития нормальных и патологических признаков, зависимость заболеваний от генетической предрасположенности и условий окружающей среды. Гомологичные хромосомы - хромосомы, одинаковые по набору составляющих их генов. Аллельные гены - располагаются в одинаковых локусах гомологичных хромосом и отвечают за наследование одного признака. Признак - морфологическое, физиологическое, биохимическое и т.д. свойство организма или особенность строения на любом уровне организации. Генотип - совокупность генов, полученных от родителей, вся генетическая информация организма. Фенотип - внешнее проявление свойство организма, зависящих от его генотипа и факторов окружающей среды. Гомозигота - клетка (организм), содержащая два одинаковых аллеля в конкретно в локусе гомологичных хромосом. (одинаковые аллели: АА, аа). Гетерозигота - клетка (организм), содержащая два различных аллеля в конкретном локусе гомологичных хромосом (разные аллели: Аа) Гемизиготность - состояние организма, при котором какой то ген представлен в одной хромосоме. Доминантный признак - преимущественное проявление только одного аллелья в формировании признака у гетерозиготного организма. Рецессивный признак - не участие аллелья в формировании признака у гетерозиготного организма. Наследование – способ передачи генетической информации (генетических признаков) от одного поколения организмов к другому. 2. История развития медицинской генетики. Гиппократ (v век до н.э.) – теория прямого наследования: репродуктивный материал собирается из всех частей тела. Аристотель (IV век до н.э.) – теория непрямого наследования – репродуктивный материал производится из специальных веществ, по своей природе предназначенных для построения разных частей тела. Ф.Гальтон – впервые выделил «наследственность» человека как предмет исследования (1865г). предложил ряд методов генетического анализа человека: генеалогический, близнецовый, статистический, дерматоглифики • изучал вопросы количественной оценки признаков человека (характер, интеллект, талантливость, трудоспособность) и их наследования • создал особое направление в генетике – евгенику (греч.eu – добрый, genesis – род, происхождения) и определил основную цель ее – улучшить человека и человеческий род в целом. Пути такого “улучшение” он усматривал в выборочном размножении одних людей (например, одаренных, талантливых) и ограничении других браков. Сформулированы чешским естествоиспытателем Грегором Менделем • в 1865г. – «Опыты над растительными гибридами» • Главная идея: наследственные задатки (гены) дискретны, не смешиваются друг с другом и могут свободно комбинироваться при образовании половых клеток. 1900г. – переоткрытие законов Менделя • Гуго Де Фриз в Голландии • Чермак в Австрии • Корренс в Германии. 3. Закон единообразия гибридов первого поколения. Примеры наследование признака у человека. При скрещивании особей, отличающихся друг от друга по одному признаку в первом поколении гибридов получаются единообразные потомки, схожие только с одним из родителей. Проявившийся в первом поколении гибридов признак называется доминантным, а непроявившийся – рецессивным признаком. 4. Закон расщепления. Примеры наследование признака у человека. Если скрещивать гибридов между собой тогда происходить расщепления признаков. Во втором поколении гибридов особей с доминантными и рецессивными признаками в соотношении 3:1. Черные гетерозиготные кот и кошка генотип Bb, образуют половые клетки, несущие аллель В и аллель b. При оплодотворении образуются варианты зигот: BB Bb Bb bb в соотношении 1:2:1.  5. Закон чистоты гамет. Гаметообразование. Примеры гаметообразование у человека. Закон чистоты гамет: у гетерозигот при гамета образовании аллельные гены не смешиваются, а расходятся в гаметы в полной чистоте, образуя равное число гамет с доминантным и рецессивным аллелям. 6. Наследование ядерного и цитоплазматического генетического материала. Определение. Отношение к законам Менделя. Ядерное- наследственный материал находится в ядре клетки, в хромосомах. Цитоплазматическое- Наследственный материал находится в цитоплазме в виде кольцевых молекул ДНК митохондрий и пластид. Цитоплазматическое наследование не подчиняется менделевским законам и признаки наследуются по материнской линии.  7. Наследование ядерного генетического материала. Типы наследования признаков. Моногенные наследование. Определения. Классификация.  Моногенное наследование — наследование одного признака. Может быть доминантным и рецессивным, аутосомным или сцепленным с половыми хромосомами, ядерным или митохондриальным. В результате возможны следующие варианты моногенного наследования: аутомосный доминантный; аутосомный рецессивный; Х-сцепленный доминантный; Х-сцепленый рецессивный; У-сцепленный; митохондрильный. 8. Наследование ядерного генетического материала. Типы наследования признаков. Полигенные наследование. Определения. Классификация. Полигенное наследование – это тип наследования признаков, обусловленных действием многих генов, каждый из которых оказывает лишь слабое действие. Фенотипическое проявление полигенно обусловленного признака зависит от условий внешней среды. Виды: Комплементарность, эпистаз, полимерий. 10. Аутосомно-доминантное наследование заболеваний. Аутосомно-доминантное наследование– вид наследования, при котором генетическая обусловленная болезнь проявляется в случае, если у человека есть хотя бы один соответствующий ей «дефектный» ген, причем этот ген не содержится в половых (Х и Y) хромосомах. Генетический дефект может быть унаследован от любого из родителей. Мальчики и девочки болеют с одинаковой частотой. Каждый потомок имеет больного родителя («вертикальная» модель экспрессии в родословной). Прямая передача через три поколения – признак доминантности. Известно около 4000 аутосомно-доминантных нарушений, некоторые из них встречается с частотой 1:1500, их называют «частыми». В случае аутосомно-доминатных заболеваний основные продукты экспрессии поврежденных генов – не ферментные белки. Наиболее важные патологические состояния данного типа – ахондроплазия, синдром Марфана, семейная гиперхолестеринемия. 11. Аутосомно-рецессивное наследование заболеваний. Аутосомно-рецессивное наследование заболеваний – вид наследования, при котором генетически обусловленная болезнь проявляется в том и только в том случае, если «дефектный» ген был унаследован от обоих родителей и при этом не содержится в половых (Х и Y) хромосомах. Мальчики и девочки болеют с одинаковой частотой. В родословной существует перерывы, а характер наследования носит обычно «горизонтальный» характер (родные братья и сестры могут быть больными, в то время как родители – нет). Примеры: глазокожный альбинизм, врожденная глухота, муковисцидоз, фенилкетонурия и др. В случае брака между двоюродными братьями и сестрами вероятность врожденных патологий. 12. Сцепленное с полом наследование (Х-сцепленное наследование) Сцепленное с полом наследование (Х-сцепленное наследование) Х-хромосома присутствует в кариотипе каждой особи, поэтому признаки, определяемые генами этой хромосомы, формируются у представителей как женского, так и мужского пола. Главная характеристика Х-сцепленного доминантного наследования заключается в том, что больные мужчины передают аномальный ген (или заболевание) всем своим дочерям и не передают его сыновьям. Больная женщина передает Х-сцепленный доминантный ген половине своих детей независимо от пола. Основными признаками Х-сцепленного доминантного типа наследования являются следующие: болезнь встречается у мужчин и женщин, но у женщин в два раза чаще; больной мужчина передает мутантный аллель только своим дочерям, а не сыновьям, поскольку последние получают от отца Y-хромосому; больные женщины передают мутантный аллель половине своих детей независимо от пола; женщины в случае болезни страдают менее тяжело (они гетерозиготы), чем мужчины (являющиеся гемизиготами). X-сцепленное рецессивное наследование заболеваний – один из видов сцепленного с полом наследования. При этом болезнь связана с дефектом какого-либо из генов, расположенных на половой Х-хромосоме, и проявляется только в случае, если другой Х-хромосомы с нормальной копией того же гена у человека нет. При заболеваниях с Х-сцепленным рецессивным наследованием подавляющее большинство больных – мальчики, так как у них есть только одна Х-хромосома. Соответственно, для развития заболевания достаточно, чтобы либо от отца, либо от матери была унаследована одна копия дефектного гена. Девочки могут заболеть только в том случае, если такие гены унаследованы и от отца, и от матери. Если же у девочки одна копия «дефектного» гена и одна копия нормального, то она клинически здорова, но является носительницей заболевания, и у нее могут впоследствии родиться больные дети. Среди примеров болезней с Х-сцепленным рецессивным наследованием можно назвать гемофилии А и В, дальтонизм. 13. Сцепленное с полом наследование (У-сцепленное наследование) Y-сцепленное (голандрическое) наследование. Гены Yхромосомы, не имеющие аллелей в Х-хромосоме проявляются фенотипически и передаются из поколения в поколение лишь у представителей гетерогаметного пола (XY). Y-хромосома является самой маленькой хромосомой. У человека так наследуется гипертрихоз — наличие волос на ушной раковине. Это бывает только у мужчин. В Y-хромосоме человека обнаружены гены, контролирующие интенсивность роста тела, конечностей, размер зубов. 14. Цитоплазматическое наследование. Явление цитоплазматического наследования, связано главным образом с двумя клеточными органеллами, локализованными в цитоплазме: с хлоропластами у растений и с митохондриями. Гены находящиеся в митохондриях передаются, только через женские гаметы, в яйцеклетках насчитывают более 1000 митохондрий, а в сперматозоидах митохондрий как правило нет. В зиготе находятся только митохондрии полученные от яйцеклетки. • Цитоплазматическое наследование не подчиняется законам Менделя. 15. Полигенное наследование признаков. Полное доминирование. Примеры наследование признаков у человека. Полное доминирование – такое взаимодействие аллельных генов, при котором проявление одного из аллелей (А) не зависит от присутствия в генотипе другого аллеля (а) и гетерозиготы (Аа) фенотипически не отличаются от гомозигот (АА). Примером полного доминирования у человека может быть наследование менделирующих признаков: темных волос, карих глаз, наличие веснушек, многопалости, некоторых форм близорукости и т.д. Примеры этого типа взаимодействия можно привести и из области генетики человека: если у одного из родителей карие глаза, у второго – голубые, и оба гомозиготны по этим признакам, то у всех детей будут карие глаза. 16. Виды взаимодействия аллельных генов. Неполное доминирование. Примеры наследование признаков у человека. Неполное доминирование наблюдается, когда фенотип гетерозигот (Аа) отличается от фенотипа гомозигот (АА) промежуточным проявлением признака. Это объясняется тем, что аллель, способная сформировать нормальный признак, находится в двойной дозе у гомозигот, и проявляется сильнее, чем в единственной дозе у гетерозигот. Такие генотипы отличаются экспрессивностью, т.е. степенью выраженности признака. Примером такого взаимодействия генов могут быть многочисленные заболевания у человека, проявляющиеся клинически у гетерозигот по мутантным генам, а у гомозигот, заканчивающиеся смертью (талассемия, серповидно-клеточная анемия, цистинурия). Классическим примером неполного доминирования является наследование окраски цветков у растения ночная красавица (Mirabilis jalapa). При скрещивании растения с белыми цветками (гомозиготного рецессивного "aa") с растением, у которого цветки красные (гомозиготный доминант "AA"), в первом поколении мы получаем гибридное потомство ("Aa"), которое будет иметь розовые цветки. 17. Виды взаимодействия аллельных генов. Кодоминирование. Примеры наследование признаков у человека. Кодоминирование – представляет такое взаимодействие доминантных аллельных генов, при котором каждый аллель проявляет свое действие в признак. В результате формируется новый вариант признака в сравнении с вариантами, определяемыми каждым аллелем самостоятельно. 18. Наследование групп крови человека по системе АВО. Различают 4 группы крови человека по системе АВ0. В оболочках эритроцитов располагаются агглютиногены (А, В, АВ), а в плазме крови находятся антитела Анти-А(α) и Анти-В(β). I группа крови (0): в эритроцитах отсутствуют антигены, в плазме находятся два вида антител АнтиА(α) и Анти-В(β). II группа (А) в эритроцитах – антиген А, в плазме – антитела Анти-В(β). III группа (В) – в эритроцитах антиген В, в плазме антитела Анти-А(α). IV группа (АВ) – в эритроцитах имеет антигены А и В, в плазме антител не имеет. IV группа группа крови является примером кодоминирования, когда как взаимодействие доминантных аллелей А и В формирует новый вариант признака – IV группа крови. В то время как, по отдельности они детерминируют образование групп крови A (II) или B (III). 19. Фенотипический эффект действия гена. Пенетрантность. Экспрессивность. Плейотропия. Фенотипический эффект действия гена характеризуется следующими проявлениями: 1) пенетрантность; 2) экспрессивность; 3) плейотропия. Пенетрантность – отражает частоту фенотипического проявления, имеющегося в генотипе гена. Она соответствует проценту особей, у которых доминантный ген проявился в признак по отношению ко всем носителям этого гена. Пенетрантность - показатель фенотипического проявления аллеля в популяции. Например, пенетрантность врожденного вывиха бедра у человека составляет 25%, т.е. болезнью страдает только 1/4 рецессивных гомозигот. Экспрессивность – степень выраженности гена в признак, при его реализации в различных условиях среды. Экспрессивность – степень проявления в фенотипе различных особей одного и того же аллеля определённого гена. Количественные показатели экспрессивности измеряются на основе статистических данных. Например, аллели групп крови АВ0 у человека имеют постоянную экспрессивность (всегда проявляются на 100%), а аллели, определяющие окраску глаз, – изменчивую экспрессивность. Плейотропия – множественное действие гена. У человека ген, определяющий рыжую окраску волос, одновременно обусловливает более светлую окраску кожи и появление веснушек. Известен доминантный ген, вызывающий целый комплекс патологий, который называемся синдром Марфана. У таких людей отмечается длительный рост конечностей, ненормально длинные пальцы рук и ног (паучьи пальцы), деформации лица, дефект хрусталика глаза, порок сердца, прогрессирующая с возрастом глухота и др. 20. Виды взаимодействия неаллельных генов. Комплементарность. Формирование слуха у человека.3 Комплементарность – явление, когда объединившиеся в генотипе доминантные неаллельные гены формируют новый признак. Это взаимное дополнение действия генов. Например синтез интерферона у человека находится под контролем двух комплементарных доминантных генов, расположенных в разных хромосомах. Комплементарность проявляется тогда, когда действие одного гена дополняется действием другого, т.е. для формирования признака необходимо наличие в генотипе двух доминантных неаллельных генов. Примером служит формирование зрения и слуха: развитие нормального слуха обусловлено двумя доминантными неаллельными генами D и E, из которых один (D) определяет развитие улитки, а другой (Е)- слухового нерва. Нормальный слух имеют люди с генотипом: DDEE., DdEe, DDEE. Глухие люди имеют генотипы: D dee, ddee, ddEE, ddEe. 21. Виды взаимодействия неаллельных генов. Эпистаз и гипостаз. Бомбейский феномен. Эпистаз – это такое взаимодействие неаллельных генов, при котором один ген подавляет действие другого неаллельного гена. Угнетение могут вызывать как доминантные, так и рецессивные гены (А>В, а>В, В>А, В>А), и в зависимости от этого различают эпистаз доминантный и рецессивный. Подавляющий ген получил название ингибитора или супрессора. Гены-ингибиторы в основном не детерминируют развитие определенного признака, а лишь подавляют действие другого гена. Если ген-супрессор рецессивный, то возникает криптомерия (греч. хриштад - тайный, скрытый). У человека таким примером может быть «Бомбейский феномен». В этом случае редкий рецессивный аллель в гомозиготном состоянии подавляет активность гена B (определяющий В (III) группу крови системы. 22. Виды взаимодействия неаллельных генов. Полимерия. Наследование цвета кожи у человека. Полимерия – явление, когда один и тот же признак определяется несколькими аллелями. Их действие сводится к накоплению эффекта действия этих генов. Наряду с отдельными генами, представленными множеством форм, существуют и полигенные признаки, т.е. признаки, контролируемые многими генами, находящимися в разных участках хромосомы, а иногда даже и в разных парах хромосом. У человека среди известных нам примеров этого рода можно назвать такие признаки, как рост, умственные способности, телосложение, а также цвет волос и цвет кожи. Примером полимерии является наследование цвета кожи у человека. Этот признак определяется четырьмя генами, ответственными за выработку пигмента меланина. У людей с самой темной окраской кожи имеется восемь аллелей этих генов (поскольку клетки диплоидны): Р1Р1Р2Р2Р3Р3Р4Р4 (гены действуют одинаково, поэтому их обозначают одной и той же буквой). У человека с самой светлой кожей нет ни одного активного аллеля: р1р1р2р2р3р3р4р4. Дети таких двух людей получат четыре активных (доминантных) аллеля от одного из родителей и цвет их кожи будет промежуточным. Генотип детей будет: Р1р1, Р2р2, Р3р3, Р4р4. В зависимости от числа доминантных генов в генотипе может формироваться более светлый или более темный цвет кожи. Такой тип взаимодействия генов называется кумулятивной полимерией. 23. Виды взаимодействия неаллельных генов. Эффект положения. Наследование резус-фактора у человека. Эффект положения – вид взаимодействия неаллельных генов, обусловленный местом положения гена в генотипе. Пример – наследование белка Rh-фактора (резус-фактора). У 85% европейцев резус-фактор имеется (Rh+), у 15% – его нет (Rh-). Эритроцитарный антиген – резусфактор крови человека получил свое название по аналогии с эритроцитарным антигеном, который вначале был выделен из крови макак – резус. Определяется резус-фактор тремя доминантными генами (С, D, E), расположенными в хромосоме рядом друг с другом Два человека с одинаковым генотипом CcDDEe будут иметь разные фенотипы в зависимости от варианта расположения аллельных генов в паре гомологичных хромосом: в варианте А – много антигена Е, но мало антигена С; в варианте В – мало антигена Е, но много антигена С. Синтез антигена Rh контролируется тремя парами тесно сцепленных доминантных генов CDE, отсутствие антигена обусловлено рецессивными генами cde. Резус фактор наследуется как менделирующий признак по определяющим генам D и d. Группа крови Rh+ может быть гомозиготной (DD) и гетерозиготной (Dd), Rh- только гомозиготной (dd). В норме у резус-отрицательных людей не вырабатываются антитела против собственного антигена, но могут вырабатываться при переливании резус-положительной крови. Поэтому это должно учитываться при переливании крови. Наследование резус- фактора D – доминантный ген (наличие белка-резуса) d – рецессивный ген (отсутствие белка-резуса) Генотип человека с Rh+ - : Гомозиготный – DD, гетерозиготный – Dd Генотип человека с Rh- : dd.  24. Популяционная генетика. Антропогенетика. Демографические показатели популяции человека. Генетические показатели популяции человека. Наука, изучающая генетические процессы и генетическое разнообразие в популяциях, закономерности изменения этого разнообразия во времени и пространстве называется популяционная генетика. В антропогенетике популяцией называют группу людей, проживающих на общей территории и свободно вступающих в брак. Изоляционные барьеры, препятствующие вступлению в брак носят выраженный социальный характер (например, различия в вероисповедании), поэтому в формировании популяций главную роль играет не общность территории, а родственные связи. Демографическими показателями популяции людей являются: величина, уровень рождаемости и смертности, возрастной состав, экономическое состояние, уклад жизни. Генетические показатели популяции людей генофонд, генетический полиморфизм, генетическое единство популяции. Антропогенетика — Специальное направление генетики человека, биологии человека и антропологии, основанное на применении подходов и методов генетики к исследованиям современных и древних популяций человека. 25. Популяция человека. Классификация. Идеальная популяция. Панмиксия. Популяции человека по численности делятся на крупные, малые (субпопуляции) или демы и изоляты. Большие по размерам популяции (более 4000 человек) состоят обычно из нескольких антропологических групп, имеющих различное происхождение. В таких популяциях распределение частот аллелей в генотипах поколений – подчиняется закону Харди-Вайнберга, что используется в медико-генетической практике для расчета доли гетерозигот – носителей рецессивного аллеля. Генетическая гетерогенность популяции при отсутствии давления эволюционных факторов остается неизменной, находясь в определенном равновесии. Под идеальной популяцией понимают бесконечно большую по численности популяцию, которая характеризуется, полной панмиксией, отсутствием мутаций, миграций и естественного отбора. В природе таких популяций нет, но большие по численности популяции по своим характеристикам приближаются к идеальной. Генетическая характеристика популяции обусловлена системой браков и факторами, изменяющими частоты генов (мутации, отбор, миграции, изоляция, дрейф генов). Демографические показатели влияют на генофонд через структуру браков. В популяциях человека распространены различные типы браков. Существуют также экологические и элементарные популяции. Панмикси́я— свободное скрещивание разнополых особей с различными генотипами в популяции перекрёстно оплодотворящихся организмов. 26. Типы браков. Аутбридинг. Инбридинг. Запретные браки Аутбридинг – неизбирательные браки. В основе таких браков – панмиксия (панмиксия - свободное скрещивание). Результатом их является гетерозиготизация потомства по многим локусам, ведущая к повышению жизнеспособности особей. Инбридинг – избирательные браки. В основе этих браков лежит генетическое родство. Кровнородственные браки приводят к гомозиготизация потомства по многим локусам и инбредной депрессия, которая проявляется в снижении жизнеспособности, повышении смертности. К избирательным относятся ассортативные браки – браки между индивидуумами со сходным генотипом и фенотипом (высокорослые люди с физическими недостатками и т.д.), имеющие ограниченные возможности выбора для вступления в брак. Запретные браки между родственниками первой (второй) степени родства: между родителями и детьми, родными (двоюродными) братьями и сестрами. Потомство в таких браках оказывается с тяжелой следственной патологией. 27. Особенности действия эволюционных факторов в популяциях людей. Мутационный процесс. С возникновением человека как социального существа биологические факторы эволюции постепенно ослабляют свое действие и ведущее значение в развитии человечества приобретают социальные факторы. Однако, человек как биологическое существо подчиняется законам, действующим в живой природе развитие человеческого организма, продолжительность жизни и др. В связи с этим, генофонды популяций людей испы тывали ранее и продолжают испытывать теперь действие элементарных эволюционных факторов. Однако социальная сущность человека вносит в это действие определенную специфику. Мутационный процесс – эволюционный фактор, который сохраняет свое значение в человеческом обществе. Его действие сходно с таковым у других организмов по средней частоте мутирования, по генетико-физиологическим характеристикам, наличию антимутационных барьеров. В настоящее время давление мутационного процесса на генофонд человечества усиливается в результате действия индуцированных мутаций, которые обусловлены производственной деятельностью человека в условиях научно-технической революции. Мутации возникают как в половых, так и в соматических клетках. Индуцированные мутации, как правило, приводят к наследственной патологии (генеративные мутации) или к увеличению частоты различных заболеваний, прежде всего злокачественных опухолей (соматические мутации). 28. Особенности действия эволюционных факторов в популяциях людей. Изоляция. Изоляция, как эволюционный фактор, в прошлом оказывала существенное значение. Природа изоляционных барьеров между популяциями людей социальная. Специфическими для человеческого общества являются формы изоляции, зависящие от разнообразия культур, экономических укладов, религиозных и морально-этических установок. Разобщение людей по социальным, религиозным причинам приводит к образованию эндогенных групп в больших городах. Евреи в течение многих веков держались обособленно, по своей генетической структуре они отличаются от своих земляков других национальностей. Рецессивные гены (болезнь Тея-Сакса, Тея-Гоше) встречаются преимущественно у евреев, тогда как ген фенилкетонурии является редким у представителей этой национальности. Высокая степень изоляции малочисленных человеческих популяций на протяжении многих поколений создавала условия для дрейфа генов 29.Особенности действия эволюционных факторов в популяциях людей. Дрейф генов Генетико-автоматические процессы, или дрейф генов, приводят к появлению случайных, не связанных с отбором различий между изолятами. Примером дрейфа генов служит эффект родоначальника. Он возникает, когда несколько семей создают новую популяцию, что способствует случайному закреплению в ее генофонде одних аллелей и утрате других. Так, члены секты амишей штата Пенсильвания произошли от трех супружеских пар, иммигрировавших в Америку. В этом изоляте зарегистрировано 55 случаев карликовости с многопалостью, в то время как в мировой практике описаны единичные случаи. Вероятно, среди основателей находился носитель рецессивного мутантного аллеля карликовости - родоначальник соответствующего фенотипа. С развитием средств массового перемещения людей на планете всё меньше остается генетически изолированных групп населения. Нарушение изоляционных барьеров имеет большое значение для обогащения генофонда популяций. В дальнейшем эти процессы неизбежно будут приобретать все более широкое значение. 30. Генетическое разнообразие в популяциях людей. Генетический груз. Генетическая гетерогенность популяции. Генетическая гетерогенность популяции – это наличие у особей данной популяции нескольких аллельных вариантов (минимум двух) по генетическим локусам (генам). Она поддерживается за счёт мутаций, процесса рекомбинации. Происходящая при половом размножении комбинаторика генетического материала даёт неограниченные возможности для создания генетического разнообразия в популяции. При скрещивании особей, различающихся в общей сложности по 1000 локусам, каждый из которых представлен 10 аллелями, число возможных наследственных генотипов в потомстве составляет 101000, т.е. многократно превзойдёт число электронов в известной нам вселенной. Эти потенциальные возможности никогда не реализуются. чем больше запас генетической изменчивости в данной популяции, тем легче ей адаптироваться в новой среде. Лабораторные эксперименты показали, что чем выше уровень изменчивости популяции, тем быстрее она эволюционирует. Результатом эволюционного процесса является внутрипопуляционный или наследственный полиморфизм – это такое состояние популяции, когда в ней на протяжении многих поколений сохраняется две или более разных генетических форм в достаточном количестве (не менее 1%). Генетический груз – это «проигрыш” приспособленности на данный момент, но одновременно это возможность будущей эволюции и, следовательно, выживание популяции в целом. Различают следующие виды генетического груза: а) по способу образования: 1) мутационный (в результате мутаций и отбора); 2) 2) рекомбинационный (появление новых генов и генных сочетаний при кроссинговере); б) по направлению передачи: 1) сегрегационный (разная вероятность передачи разных аллелей последующим поколениям); 2) 2) миграционный ( в результате внедрения других организмов в популяцию). Бремя генетического груза человечества можно оценить, введя понятие летальных эквивалентов. 31. Генетическая структура популяций человека. Закон Харди-Вайнберга Популяция – элементарная единица биологического вида, является стабильной структурой по относительным частотам генов. В популяции происходит постоянная передача генов из поколения в поколение по механизмам, поддерживающим равновесие генных частот при условии панмиксии. Один из таких механизмов поддержания генных частот является закон Харди-Вайнберга, суть которого сводится к тому что: в достаточно больших популяциях не подверженных действию отбора, относительные частоты генов и генотипов остаются, генетическое равновесие действует только в разновесных или идеальных популяциях, отвечающих определенным требованиям: свободное скрещивание или панмиксия, отсутствие притока и оттока генов за счет миграции особей, отсутствие естественного отбора и мутаций, равная плодовитость гомозигот и гетерозигот. При таких условиях равновесие генов по одной аллельной паре (А → a) наступает через одно поколение и сохраняется таковым во всех последующих. Если частоты доминантного и рецессивного гена обозначить через p и q, то согласно Закону Харди-Вайнберга: 1. Сумма частот генов одной аллельной пары в популяции есть величина постоянная: p + q =1(100%) или pА + qа =1(100%) 2.Сумма частот генотипов по одной аллельной паре в популяции также величина постоянная, а распределение их определяется уравнением: (p + q) 2=1(100%) или p 2+2p q² =1(100%). 3. Чтобы определить частоты генотипов по одной аллельной паре генов АА, Аа и аа нужно допустить, что в равновесной популяции женские и мужские особи дают одинаковое число гамет по доминантным и рецессивным генам. Тогда частоты всех генотипов будут складываться из произведения частот генов, заключенных в гаметах всех особей популяции, а формула приобретет следующий вид: (pА + qа)2 х(pА + qа)=p²AA+2p qAa+q²aa=1(100%) где, p² – частота доминантных гомозигот, 2p q – частота гетерозигот, q² – частота рецессивных гомозигот. Используя закон Харди-Вайнберга, можно прогнозировать насыщенность популяции определенным генами. В медицинской практике иногда возникает необходимость установить количественные соотношения людей с различными генотипами по какому либо аллелю, включая и патологические ген или частоту встречаемости этого гена среди населения. Благодаря таким исследованиям была изучена геногеография ряда наследственных болезней в популяциях человека. 32. Определение генетической структуры популяции по гену резус –фактора. В составе системы группы крови Резус (Rhesus, Rh) выделяют 5 антигенов с наибольшим значением для клинической практики: D (резус-фактор), C, с, E и е. Белки, формирующие эти антигены, кодируются 2 генами: RHD (антиген D) и RHCE (антигены C, с, E и е). Эти гены и получающиеся с них белки очень похожи. Такое сходство осложняет генотипирование по этим генам. Дело в том, что для оценки риска развития резус-конфликта нужно знать вероятность появления Rh+ эмбриона у каждой пары, планирующей беременность. Для расчета этой вероятности необходимо установить генотип отца и матери по гену RHD. В первую очередь в группу риска попадают женщины с отрицательным резус-фактором. Если партнер тоже имеет резус-отрицательный статус, то беременность точно будет протекать без развития резус-конфликта и дополнительные обследования такой паре не нужны. Если отец является гомозиготой, то есть обе гомологичные хромосомы несут полноценный ген RHD, то вероятность получения Rh+ эмбриона в такой паре равна 100%, так как для положительного резус-фактора нужна хотя бы одна хромосома с этим геном, которая обязательно придет от гомозиготного Rh+ отца. В этом случае врач-генетик ничего не сможет предложить в качестве способа предотвращения резус-конфликта и паре следует обратиться к врачу, ведущему беременность. Врач составит индивидуальный план профилактики резус-конфликта. Если же у мужчины на одной из хромосом отсутствует ген RHD, то существует 50% вероятность того, что среди эмбрионов будут резус-отрицательные, с которыми беременность будет протекать без осложнений со стороны резус-фактора. |