1. Онтогенез, его периодизация и продолжительность у человека. Онтогенез
 Скачать 211.81 Kb.
|
|
| Методы генетики человека | Цель и возможности метода |
| 1. Генеалогический | Оценка наследственной обусловленности признака, определение характера и типа наследования, прогнозирование заболеваний потомства, изучение интенсивности мутационного процесса, экспрессивности и пенетрантности аллеля |
| 2. Цитогенетический | Изучение кариотипа человека в норме и патологии, строения отдельных хромосом, полового хроматина. Диагностика хромосомных болезней, связанных с изменением числа и структуры хромосом. Экспрессметод определения полового хроматина, показывающего изменение числа половых хромосом |
| 3. Близнецовый | Изучение закономерностей наследования в парах одно- и разнояйцовых близнецов. Определение соотносительной роли наследственности и среды в формировании признака или заболевания. Выявление пенетрантности аллеля, оценка действия на организм внешних факторов |
| |
| 4.Популяционно-статистический | Определение частот встречаемости аллелей и генотипов в популяции, изучение генетической структуры популяции. Оценка распространения наследственных болезней в популяциях человека |
| 5. Биохимический | Изучение наследственных заболеваний, обусловленных генными мутациями. Обнаружение дефектов ферментов, структурных и транспортных белков, вызывающих врожденные болезни обмена веществ |
| 6. Дерматоглифика | Изучение кожных узоров пальцев и ладоней для диагностики хромосомных болезней |
| 7. Метод генетики соматических клеток | Изучение наследственности и изменчивости соматических клеток, регуляции генной активности, патогенеза на клеточном уровне. Определение локализации и механизмов действия генов, групп сцепления генов |
| 8. Иммунологический | Изучение генов, отвечающих за болезни иммунной системы, тканевую совместимость, эритроцитарные факторы групп крови (АВ0; резус-фактор и др.) |
| 9. Методы моделирования | Изучение механизмов развития наследственных болезней у человека с помощью мутантных линий животных, имеющих сходные нарушения |
| 10. Клонирование | Получение клонов клеток, тканей, органов, организмов из соматических клеток. Представляет возможность использования стволовых эмбриональных клеток в качестве материала для трансплантации. Является основой биологического конструирования на уровне отдельных тканей, органов и организмов |
| 11. Молекулярногенети-ческие методы. Генная инженерия | Изучение последовательности нуклеотидов в ДНК (секвенирование); картирование генов, идентификация мутаций; гибридизация с ДНК-зондами и возможность диагностики наследственных заболеваний; создание геномных библиотек; получение рекомбинантных ДНК |
44. Генеалогический анализ, как метод диагностики наследственных болезней, опирается на генеалогию – учение о родословных. Суть этого метода заключается в составлении родословной и последующем ее анализе. Впервые такой подход был внедрен в медицину в 1865 г. английским врачом Френсисом Гальтоном. В нашей стране наиболее полно и широко генеалогический метод был применен в клинической практике известным клиницистом, генетиком и неврологом С.Н. Давиденковым.
Генеалогический метод широко используется для решения как научных, так и прикладных проблем. Он позволяет выявить наследственный характер признака и определить тип его наследования, установить сцепление и характер взаимодействия генов, определить экспрессивность и пенетрантность аллелей, установить круг лиц, нуждающихся в детальных исследованиях для выявления носительства патологических аллелей, и производить расчеты рисков при медико-генетическом консультировании.
Показаниями для применения генеалогического метода в клинической медицине могут быть:случаи установленных наследственных заболеваний в семье;врожденные пороки развития, особенно множественные;кровное родство родителей больного ребенка;болезни с наследственной предрасположенностью;наличие аналогичных заболеваний или симптомов у нескольких членов семьи;хронические прогрессирующие заболевания неясного происхождения;непереносимость некоторых пищевых продуктов;извращенная реакция на действие лекарственных препаратов;аллергические заболевания в семье;отягощенный акушерский анамнез (бесплодие, невынашивание беременности, мертворождения, ранняя детская смертность, влияние вредных факторов во время беременности, признаки патологии у развивающегося плода).
Генеалогический метод включает два этапа: составление родословной и собственно генеалогический анализ.Родословная отличается от генеалогического древа тем, что помимо характера родственных связей между членами семьи, отражает информацию о проявлении какого-либо признака, состоянии здоровья или патологии среди родственников.Для построения родословной, прежде всего, необходимо собрать максимально подробную семейную информацию относительно интересующего вопроса.
Принципы составления родословной:Родословная строится снизу вверх и начинается с пробанда, который должен быть четко обозначен стрелкой.Лица мужского пола обозначаются квадратиками, лица женского пола – кружочками.Символы, изображающие больных или обладателей анализируемых признаков, затушевываются или заштриховываются, причем, разные заболевания обозначаются по-разному.При изображении супружеской пары кружочки, как правило, располагаются с левой стороны. Линия, соединяющая предполагаемые центры квадратика и кружочка, является линией брака.Братья и сестры (сибсы) располагаются в родословной в порядке рождения слева направо, начиная от старшего. Дети одной супружеской пары располагаются на одном уровне, объединяются общей чертой, которая вертикальной линией соединяется с линией брака их родителей.Далее последовательно изображаются родственники по линии матери пробанда, затем – его отца.Аналогичным образом происходит изображение родственников по линии супруга. В тех случаях, когда супруг не обследован на наличие анализируемого признака и его родословная не приводится, желательно не изображать его вообще. Внесение такого значка в родословную не дает никакой информации, а только затрудняет ее восприятие.Лица одного поколения должны занимать один уровень в родословной.Поколения обозначаются римскими цифрами слева от родословной. Нумерация поколений производится сверху вниз, поэтому поколение I– самое старшее из всех поколений, включенных в родословную, и оно занимает самый верхний уровень в ней.Лица одного поколения нумеруются арабскими цифрами последовательно слева направо, причем цифры располагаются под символами.Возраст индивида указывается арабскими цифрами, расположенными над символами.Если родословная очень обширная, то разные поколения можно располагать не горизонтальными рядами, а концентрическими.Как правило, в нижней части родословной приводится расшифровка использованных условных обозначений. Это обеспечивает возможность правильной трактовки генеалогической картины семьи любым специалистом.При необходимости идентифицировать конкретного члена родословной его обозначают двумя цифрами, включающими номер поколения и порядковый номер в ряду поколения (например, II-4 илиIV- 5).Все необходимые и дополнительные сведения, которые не могут быть условно отображены в графическом виде, записываются внизу под родословной. Там же указывается дата составления родословной.
45. Критерии для определения типов наследования признаков.
Если знать, как наследуется тот или иной признак, то можно предсказать вероятность его проявления у потомства. Все признаки в организме можно разделить на доминантные и рецессивные. Взаимодействие между ними не такое уж и простое, и порой недостаточно знать, какой из них относится к какой категории.
Сейчас в научном мире существуют следующие типы наследования у человека:
Моногенное наследование.
Полигенное.
Нетрадиционное.
Эти типы наследования в свою очередь также подразделяются на некоторые разновидности. В основе моногенного наследования лежат первый и второй законы Менделя. Полигенное основано на третьем законе. При этом подразумевается наследование нескольких генов, чаще всего неаллельных.
Нетрадиционное наследование не подчиняется законам наследственности и осуществляется по своим, никому не известным, правилам.
Моногенное наследование
Эта разновидность наследования признаков у человека подчиняется менделеевским законам. Учитывая тот факт, что в генотипе присутствует по две аллели каждого гена, взаимодействие между женским и мужским геномом рассматривается отдельно для каждой пары.
Исходя из этого, выделяют следующие типы наследования:
Аутосомно-доминантный.
Аутосомно-рецессивный.
Сцепленное с Х-хромосомой доминантное наследование.
Х-сцепленное рецессивное.
Голандрическое наследование.
Каждый тип наследования имеет свои особенности и признаки.
Признаки аутосомно-доминантного наследования
Тип наследования аутосомно-доминантный - это наследование преобладающих признаков, которые располагаются в аутосомах. Фенотипические проявления их могут сильно отличаться. У некоторых признак может быть едва заметным, а бывает и слишком интенсивное его проявление.
Тип наследования аутосомно-доминантный имеет следующие признаки:
Больной признак проявляется в каждом поколении.
Количество больных и здоровых примерно одинаковое, их соотношение 1:1.
Если дети у больных родителей рождаются здоровыми, то и их дети будут здоровы.
Болезнь одинаково затрагивает как мальчиков, так и девочек.
Заболевание одинаково передается от мужчин и женщин.
Чем сильнее влияние на репродуктивные функции, тем больше вероятность появления различных мутаций.
Если оба родителя больны, то ребенок, рождаясь гомозиготой по этому признаку, болеет более тяжело по сравнению с гетерозиготой.
Все эти признаки реализуются только при условии полного доминирования. При этом только присутствия одного доминантного гена будет достаточно для проявления признака. Тип наследования аутосомно-доминантный можно наблюдать у человека при наследовании веснушек, курчавых волос, карих глаз и многих других.
Аутосомно-доминантные признаки
Большая часть лиц, которые являются носителями аутосомно-доминантного патологического признака, являются по нему гетерозиготами. Многочисленные исследования подтверждают, что гомозиготы по доминантной аномалии имеют более серьезные и тяжелые проявления по сравнению с гетерозиготами. Этот тип наследования у человека характерен не только для патологических признаков, но и некоторые вполне нормальные так наследуются.
Среди нормальных признаков с таким типом наследования можно отметить:
Вьющиеся волосы.
Темные глаза.
Прямой нос.
Горбинка на переносице.
Облысение в раннем возрасте у мужчин.
Праворукость.
Способность сворачивать язык трубочкой.
Ямочка на подбородке.
Аутосомно-рецессивный тип наследования Проявиться признак при этом типе наследования может только в случае образования гомозиготы по этой патологии. Такие болезни протекают более тяжело, потому что обе аллели одного гена имеют дефект. Вероятность проявления таких признаков повышается при близкородственных браках, поэтому во многих странах союз между родственниками заключать запрещено. К основным критериям такого наследования можно отнести следующие:
Многопалость, может быть как на руках, так и на ногах.
Сращение тканей фаланг пальцев.
Брахидактилия
Синдром Марфана.
Близорукость.
Если доминирование неполное, то проявление признака можно наблюдать не в каждом поколении
46.БЛИЗНЕЦОВЫЙ МЕТОД
Это метод изучения генетических закономерностей на близнецах. Впервые он был предложен Ф. Гальтоном в 1875 г. Близнецовый метод дает возможность определить вклад генетических (наследственных) и средовых факторов (климат, питание, обучение, воспитание и др.) в развитии конкретных признаков или заболеваний у человека. При использовании близнецового метода проводится сравнение:
1) монозиготных (однояйцевых) близнецов — МБ с дизиготными (разнояйцевыми) близнецами
2) партнеров в монозиготных парах между собой;
3) данных анализа близнецовой выборки с обшей популяцией.
Монозиготныеблизнецы образуются из одной зиготы, разделившейся на стадии дробления на две (или более) части. С генетической точки зрения они идентичны, т.е. обладают одинаковыми генотипами. Монозиготные близнецы всегда одного пола. Имеют одну плаценту.Дизиготные близнецыразвиваются в том случае, если одновременно две яйцеклетки оплодотворены двумя сперматозоидами. Естественно, дизиготные близнецы имеют различные генотипы. Они сходны между собой не более, чем братья и сестры, т.к. имеют около 50 % идентичных генов.
Близнецовый метод включает в себя диагностику зиготности близнецов.В настоящее время используются следу ющие методы для: ее установления.
1. Полисимптомныйметод. Он за ключается в сравнении пары близне цов по внешним признакам (форма бровей, носа, губ, ушных раковин, цвет волос, глаз и.т.п.). Несмотря на очевидное удобство, это -метол до известной степени субъективный и может давать ошибки.
2. Иммуногенетическийметод. Более сложный, он основывается на анализе групп крови, белков сыворотки крови лейкоцитарных антигенов, чувстви тельности к фенилтиокарбамиду и др, Если у обоих близнецов по этим при знакам различий нет, их считают моно зиготными.
Для монозиготных близнецов веро ятность сходства по всем показателям равна.
3. Достоверным критерием зиготности близнецов является приживляемость
кусочков кожи. Установлено, что у ди зиготных близнецов такая пересадка всегда заканчивается отторжением, в то время как у монозиготных пар отмеча ется высокая приживляемость транс плантантов.
4. Метод дерматоглификизаключает ся в изучении папиллярных узоров пальцев, ладоней и стоп. Эти признаки строго индивидуальны и не изменяются в течение всей жизни человека. Не слу чайно, что эти показатели используются в криминалистике и в судебной медици не для опознания личности и установ ления отцовства. Сходство дерматогли-фических показателей у монозиготных близнецов значительно выше, чем у ди зиготных.
5. Близнецовый метод включает так же сопоставление групп моно- и дизи готных близнецов по изучаемому при знаку.
Если какой-либо признак встречает ся у обоих близнецов одной пары, то она называется конкордантной,если же у одного из них, то пара близнецов назы вается дискордантной (конкордантность — степень сходства,дискордантность —степень различия).
47 Популяционно статистический
.Распространение мутаций среди больших групп населения изучает популяционная генетика человека, позволяющая составить карты распространения генов, определяющих развитие нормальных признаков и наследственных болезней. Особый интерес для этой генетики представляют изоляты — группы населения, в которых по каким-либо причинам (например, географическим, экономическим, социальным, религиозным) браки заключаются чаще между членами группы. Это приводит к повышению частоты кровного родства вступающих в брак, а значит, и вероятности того, что рецессивные гены перейдут в гомозиготное состояние и проявятся, что особенно заметно при малочисленности изолята. Популяционно-статистический метод в генетике человека используется для решения следующих проблем: Выяснение степени гетерозиготности и полиморфизма человеческих популяций; Изучение механизмов поддержания частоты генов в популяции; Выявление различий частот отдельных генов и генотипов между разными популяциями;) Изучение генетической структуры популяций; Изучение распространенности наследственных болезней, соотношения между частотами гомозигот и гетерозигот; Установление степени родства между различными расами человека; Изучение механизмов генетического гомеостазиса;) Изучение генетических преобразований в популяциях (микроэволюция).
48..Биохимический метод является основным в диагностике многих моногенных болезней, приводящих к нарушению обмена веществ. Объектами биохимической диагностики являются биологические жидкости: кровь, моча, пот, амниотическая жидкость и т.д. С помощью данного метода можно определить в биологических жидкостях активность ферментов или содержание некоторых продуктов метаболизма.Практически во всех случаях биохимическая диагностика включает 2 уровня: первичный и уточняющий. Целью первичного уровня диагностики является исключение здоровых индивидов из дальнейшего обследования, для этого используют 2 вида программ диагностики: массовые и селективные. Массовые просеивающие программы применяют для диагностики у новорожденных таких заболеваний как фенилкетонурия, врожденный гипотериоз, муковисцедоз, галактоземия. Например, для диагностики фенилкетонурии кровь новорожденных берут на 3-5 день после рождения. Капли крови помещают на хроматографическую или фильтровальную бумагу и пересылают в лабораторию для определения фенилаланина. Для определения врожденного гипотереоза в крови ребенка на 3 день жизни определяют уровень тироксина.
49 ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД
Это микроскопический анализ хромосом (кариотипа) позволяет выявить числовые и структурные изменения хромосом (перестройки, поломки и др..Хромосомы изучают в делящихся клетках костного мозга, лимфоцитах крови, реже кожи, мышц.Хромосомы можно изучать и будущего ребёнка (эмбриона): ворсины хориона, клетки плаценты, пуповинной крови, амниотической жидкости (околоплодных вод- метод амниоцентез).Клетки отбирают, выращивают на питательной среде, добавляют колхитин. Он останавливает митоз на стадии метафазы. Микропрепараты обязательно окрашивают. Существует различные методики цитогенетической диагностики. Методом можно определять половой хроматин (тельце Барра)
Широкое использование в генетике человека цитологических методов способствовало развитию цитогенетики, где основной объект исследования — хромосомы, то есть структуры клеточного ядра, в которых локализованы гены. Установлено (1956), что хромосомный набор в клетках тела человека (соматических) состоит из 46 хромосом, причём женский пол определяется наличием двух Х-хромосом, а мужской — Х-хромосомы и Y-xpoмосомы. В зрелых половых клетках находится половинное (гаплоидное) число хромосом. Митоз, мейоз и оплодотворение поддерживают преемственность и постоянство хромосомного набора как в ряду клеточных поколений, так и в поколениях организмов. В результате нарушений указанных процессов могут возникать аномалии хромосомного набора с изменением числа и структуры хромосом, что приводит к возникновению т. н. хромосомных болезней, которые нередко выражаются в слабоумии, развитии тяжёлых врождённых уродств, аномалий половой дифференцировки или обусловливают самопроизвольные аборты. Метод приводит к более точной диагностики, к своевременному лечению и предупреждению рождения больного ребёнка.
50 ПРОФИЛАКТИКА НАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
.Наследственные заболевания – это болезни, появление и развитие которых связано со сложными нарушениями в наследственном аппарате клеток, передаваемых через гаметы (репродуктивные клетки). Обусловлено возникновение таких недугов нарушениями в процессах хранения, реализации и передачи генетической информации.Появление наследственных заболеваний может быть связано только с тремя причинами:Нарушение хромосом. Это добавление лишней хромосомы или утеря одной из 46.Изменения структуры хромосом. Вызывают болезни изменения, происходящие в половых клетках родителей.Генные мутации. Заболевания возникают из-за мутации как отдельных генов, так и из-за нарушения комплекса генов.Профилактика наследственных заболеваний.Еще совсем недавно даже ученые не знали, каковы возможности лечения наследственных заболеваний. Но изучение патогенеза позволило найти путь излечения некоторых видов болезней. К примеру, пороки сердца сегодня можно успешно вылечить хирургическим путем.
Множество генетических недугов, к сожалению, так до конца и не изучены. Поэтому в современной медицине огромное значение отводится профилактике наследственных заболеваний.
К методам предотвращения появления таких болезней относят планирование деторождения и отказ от вынашивания ребенка в случаях высокого риска врожденной патологии, прерывание беременности при высокой вероятности заболевания плода, а также коррекция проявления патологических генотипов.
51 ПОПУЛЯЦИЯ
В природе каждый существующий вид представляет собой сложный комплекс или даже систему внутривидовых групп, которые охватывают особей со специфическими чертами строения, физиологии и поведения. Таким внутривидовым объединением особей и является популяция. популяция — совокупность живущих на определенной территории особей одного вида, Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньшее воздействие, чем физические факторы среды или другие обитающие совместно виды организмов. В популяциях проявляются в той или иной степени все формы связей, характерные для межвидовых отношений, но наиболее ярко выражены мутуалистические (взаимно выгодные) и конкурентные. Популяции могут быть монолитными или состоять из группировок субпопуляционного уровня - семей, кланов, стад, стай и т.п. Объединение организмов одного вида в популяцию создает качественно новые свойства. По сравнению со временем жизни отдельного организма популяция может существовать очень долго. Популяция является генетической единицей вида, изменения которой осуществляет эволюция вида. Как группа совместно обитающих особей одного вида, популяция выступает первой надорганизменной биологической макросистемой. У популяции приспособительные возможности значительно выше, чем у составляющих ее индивидов. Популяция как биологическая единица обладает определенными структурой и функциями.Структура популяции характеризуется составляющими ее особями и их распределением в пространстве.
Функции популяции аналогичны функциям других биологических систем. Им свойствен рост, развитие, способность поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях, т.е. популяции обладают конкретными генетическими и экологическими характеристиками.В популяциях действуют законы, позволяющие таким образом использовать ограниченные ресурсы среды, чтобы обеспечить оставление потомства. Популяции многих видов обладают свойствами, позволяющими им регулировать свою численность. Поддержание оптимальной в данных условиях численности называют гомеостазом популяции.
52...Структура генофонда в панмиктической стационарной популяции описывается основным законом популяционной генетики –законом Харди-Вайнберга, который гласит, что в идеальной популяции существует постоянное соотношение относительных частот аллелей и генотипов, которое описывается уравнением:
(p A + q a)2 = р2 АА + 2∙р∙q Aa + q2 aa = 1
На реальные популяции в той или иной степени действуют факторы, небезразличные для поддержания равновесия Харди — Вайнберга по каким-либо генетическим маркерам. В популяциях многих видов растений или животных распространены такие явления как инбридинг и самооплодотворение — в таких случаях происходит уменьшение доли или полное исчезновение класса гетерозигот.
медицинской генетике закон Харди — Вайнберга позволяет оценить популяционный риск генетически обусловленных заболеваний, поскольку каждая популяция обладает собственным аллелофондом и, соответственно, разными частотами неблагоприятных аллелей. Зная частоты рождения детей с наследственными заболеваниями, можно рассчитать структуру аллелофонда. В то же время, зная частоты неблагоприятных аллелей, можно предсказать риск рождения больного ребёнка.В селекции — позволяет выявить генетический потенциал исходного материала (природных популяций, а также сортов и пород народной селекции), поскольку разные сорта и породы характеризуются собственными аллелофондами, которые могут быть рассчитаны с помощью закона Харди — Вайнберга. Если в исходном материале выявлена высокая частота требуемого аллеля, то можно ожидать быстрого получения желаемого результата при отборе. Если же частота требуемого аллеля низка, то нужно или искать другой исходный материал, или вводить требуемый аллель из других популяций (сортов и пород).
53..Мутационный процесс – это процесс возникновения в популяциях самых разнообразных мутаций: генных, хромосомных и геномных. Мутационный процесс является важнейшим элементарным эволюционным фактором, поскольку поставляет элементарный эволюционный материал – мутации. Именно мутации обеспечивают появление новых вариантов признака, именно мутации лежат в основе всех форм изменчивости.Мутации, которые не подвергаются заметному действию отбора, называются селективно нейтральными. В теории эволюции обычно рассматриваются только генеративные мутации; генетические мозаики в эволюционных моделях не рассматриваются. Если тип мутации не оговаривается специально, то обычно мутацией называют изменение исходного аллеля некоторого гена; такое изменение записывают следующим образом: А → а или а → А или а0 → аk (где k – некоторый символ, например, номер мутации). Ген может мутировать в различных направлениях; в результате могут возникать обратные мутации, при которых действие одной мутации отменяется другой мутацией. Например, действие прямой мутации A → а отменяется обратной мутацией а → А. При этом обратная мутация может быть истинной, но может быть и следствием внутригенной супрессии (например, потеря одной пары оснований компенсируется вставкой другой пары).Частота мутаций конкретных генов очень низка: она колеблется от 10–3 (мутирует один ген из тысячи) до 10–10 (мутирует один ген из десяти миллиардов). В среднем можно считать, что лишь несколько гамет из миллиона содержит новую мутацию по данному гену, тогда частота мутации составляет n×10–6 или просто 10–6. (Более подробная характеристика мутаций рассматривается в курсе генетики.)Носителями мутации называются организмы, все клетки которых несут рассматриваемую мутацию (например, гетерозиготы Аа), но эта мутация не проявляется в фенотипе и не может подвергаться действию отбора. Мутантами мы будем называть организмы, у которых мутация обнаруживается в фенотипе и может подвергаться действию отбора (заметим, что термин «мутант» используют в самых различных значениях). В разных группах организмов возможность фенотипического проявления мутантного аллеля различна.
54...Естественный отбор –движущий фактор эволюции. Механизм действия отбора. Формы отбора в популяциях(И.И.Шмальгаузен).
Естественный отбор — процесс, посредством которого в популяции увеличивается число особей, обладающих максимальной приспособленностью (наиболее благоприятными признаками), в то время как количество особей с неблагоприятными признаками уменьшается. В свете современной синтетической теории эволюции естественный отбор рассматривается как главная причина развития адаптаций, видообразования и происхождения надвидовых таксонов. Естественный отбор — единственная известная причина адаптаций, но не единственная причина эволюции. К числу неадаптивных причин относятся генетический дрейф, поток генов и мутации.
Термин «Естественный отбор» популяризовал Чарльз Дарвин, сравнивая данный процесс с искусственным отбором, современной формой которого является селекция. Идея сравнения искусственного и естественного отбора состоит в том, что в природе так же происходит отбор наиболее «удачных», «лучших» организмов, но в роли «оценщика» полезности свойств в данном случае выступает не человек, а среда обитания. К тому же, материалом как для естественного, так и для искусственного отбора являются небольшие наследственные изменения, которые накапливаются из поколения в поколение.