Генетика медицина. генетика-1. Генетика человека предмет, задачи, основные направления. Значение генетики человека для медицины
 Скачать 470.5 Kb.
|
|
Генетика человека: предмет, задачи, основные направления. Значение генетики человека для медицины. Генетика чел-а-это особый раздел генетики, который изучает особенности наследования признаков у чел-а, а также генетическую структуру популяций человека. Предметом генетики человека служит изучение явлений наследственности и изменчивости у человека на всех уровнях его организации и существования: молекулярном, клеточном, организменном, популяционном, биохронологическом, биогеохимическом. Задачи: определение последовательности нуклеотидов в геноме человека, точной локализации генов и создание банка генов диагностика наследственных патологий на ранних стадиях развития, путем усовершенствования методов пренатальной (дородовой) диагностики и экспресс диагностики изучение наследственнной предрасположености и резистентности (сопротивляемости, устойчивости, невосприимчивости) к наследственным болезням широкое внедрение медико-генетического консультирования применение методов генной инженерии в разработке методов генной терапии наследственных болезней выявление новых групп тератогенных факторов и разработка методов их нейтрализации Медицинская генетика изучает роль наследственности в патологии человека, закономерности передачи от поколения поколению наследственных болезней, разрабатывает методы диагностики, лечения и профилактики наследственной патологии, включая болезни с наследственной предрасположенностью. Целью медицинской генетики является разработка методов диагностики, лечения и профилактики наследственных болезней у человека. Методы изучения наследственности человека. Генеалогический метод— составление родословного дерева многих поколений и изучение типа наследования (доминантный или рецессивный, сцепленный с полом или аутосомный), частоты и интенсивности проявления наследственных свойств. Результатом изучения обычно является определение типа наследования, а также риска проявления наследственных нарушений у потомков. Этим методом выявлены вредные последтвия близкородственных браков. В родственных браках вероятность рожения детей с наследственными болезнями и ранняя детская смертность в десятки и даже в сотни раз выше средней. Близнецовый метод- состоит в изучении различий между однояйцевыми близнецами. Он помогает выявить влияние условий среды на фенотит прри одинаковых генотипах. Выросшие в одинаковых условиях однояйцевые близнецы имеют сходство не только в морф. признаках, но и в псих. и интеллект. особенностях. С помощью близнецового метода выявлена роль наследственности в ряде заболеваний. Однояйцевые (монозиготные, идентичные) близнецы возникают из одной зиготы на самых ранних стадиях дробления, когда 2 или 4 бластомера сохраняют способность развиваться в полноценный организм. Поскольку зигота делится митозом, генотипы однояйцевых близнецов совершенно идентичны. Однояйцевые близнецы всегда одного пола, в период внутриутробного развития у них одна плацента. Разнояйцевые (дизиготные, неидентичные) близнецы возникают при оплодотворении 2 или нескольких яйцеклеток. Т.о. они имеют около 50% общих генов. Другими словами они подобны обычным братьям и сестрам по своей генетической консистенции и могут быть как однополыми, так и разнополыми. Частота рождения близнецов невелика и составляет 1%, из них 1/3 приходится на однояйцевых близнецов. Цитогенетический метод- основан на изучении кариотипа человека, изменений в строении и количестве хромосом. Установлена связь ряда тяжелых заолеваний с нарушениями в хромосомах. Хромосомные заболевания встречаются у 7 из каждой твсячи новорожденных и они же приводят к гибели эмбриона (выкидыш) в первой трети беременности в половине всех случаев. Если ребенок с хромосомной болезнью рождается живым, то обычно страдает тяжелыми недугами, отстает в умственном и физическом развитии. Кариотипы рассматривают на стадии метафазы, когда хромосомы располагаются в одной плоскости. Для подсчета числа хромосом могут быть использованы различные клетки: кожи, костного мозга, но чаще лейкоциты. Биохимические методы- позволяют выявить многие наследственные болезни человека, связанные с нарушением обмены веществ. Использование биохимических методов позволяет выявить гетерозиготных носителей заболеваний. Например, у гетерозиготных носителей гена фенилкетанурии изменяется уровень фенилаланина в крови. Всё многообразие биохим.методов делится на 2 группы: Методы, основанные на выявлении определенных биохим.продуктов обусловлено действием разных аллелей. Легче всего выявлять аллели по изменению активности ферментов или по изменению какого-либо биохим.признака.; Методы, основанные на непосредственном выявлении изменения нуклеиновых кислот и белков с помощью гель-электрофореза в сочетании с др.методами. Популяционный метод- позволяет оценить частоты одних и тех же аллелей в разных популяциях людей, исследование закономерности географического распределения генов, а также позволяет изучать мутационный процесс у человека. В популяциях человека наблюдается высокий уровень полиморфизма по многим генам, т.е. один и тот же ген представлен разными аллелями, что приводит к существованию нескольких генотипов и соответствующих фенотипов. Т.о. все члены популяции отличаются друг от друга в генетическом отношении: практически в популяции невозможно найти даже 2х генетически одинаковых людей (за искл. однояйцевых близнецов). Метод дерматоглифики-изучение рельефа кожи на пальцах, ладонях и подошвенных поверхностях стоп, который образован эпидермальными выступами-гребнями, которые образуют сложные узоры. Изучение людей с хромосомными болезнями выявило у них специфические изменения не только рисунковпальцев и ладоней, но и характера основных сгибательных борозд на коже ладоней. Менее изучены дерматоглифические изменения при генных болезнях. Генеалогический метод изучения наследственности, его значение. Генеалогический метод— составление родословного дерева многих поколений и изучение типа наследования (доминантный или рецессивный, сцепленный с полом или аутосомный), частоты и интенсивности проявления наследственных свойств. Результатом изучения обычно является определение типа наследования, а также риска проявления наследственных нарушений у потомков. Этим методом выявлены вредные последтвия близкородственных браков. В родственных браках вероятность рожения детей с наследственными болезнями и ранняя детская смертность в десятки и даже в сотни раз выше средней. Основные принципы составления родословных. -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 или IV- 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. Близнецовый метод изучения наследственности человека, его значение. Близнецовый метод- состоит в изучении различий между однояйцевыми близнецами. Он помогает выявить влияние условий среды на фенотит прри одинаковых генотипах. Выросшие в одинаковых условиях однояйцевые близнецы имеют сходство не только в морф. признаках, но и в псих. и интеллект. особенностях. С помощью близнецового метода выявлена роль наследственности в ряде заболеваний. Однояйцевые (монозиготные, идентичные) близнецы возникают из одной зиготы на самых ранних стадиях дробления, когда 2 или 4 бластомера сохраняют способность развиваться в полноценный организм. Поскольку зигота делится митозом, генотипы однояйцевых близнецов совершенно идентичны. Однояйцевые близнецы всегда одного пола, в период внутриутробного развития у них одна плацента. Разнояйцевые (дизиготные, неидентичные) близнецы возникают при оплодотворении 2 или нескольких яйцеклеток. Т.о. они имеют около 50% общих генов. Другими словами они подобны обычным братьям и сестрам по своей генетической консистенции и могут быть как однополыми, так и разнополыми. Частота рождения близнецов невелика и составляет 1%, из них 1/3 приходится на однояйцевых близнецов. Понятие об однояйцевых и разнояйцевых близнецах. Однояйцевые (монозиготные, идентичные) близнецы возникают из одной зиготы на самых ранних стадиях дробления, когда 2 или 4 бластомера сохраняют способность развиваться в полноценный организм. Поскольку зигота делится митозом, генотипы однояйцевых близнецов совершенно идентичны. Однояйцевые близнецы всегда одного пола, в период внутриутробного развития у них одна плацента. Разнояйцевые (дизиготные, неидентичные) близнецы возникают при оплодотворении 2 или нескольких яйцеклеток. Т.о. они имеют около 50% общих генов. Другими словами они подобны обычным братьям и сестрам по своей генетической консистенции и могут быть как однополыми, так и разнополыми. Частота рождения близнецов невелика и составляет 1%, из них 1/3 приходится на однояйцевых близнецов. Цитогенетический метод изучения наследственности человека, его значение. Цитогенетический метод- основан на изучении кариотипа человека, изменений в строении и количестве хромосом. Установлена связь ряда тяжелых заолеваний с нарушениями в хромосомах. Хромосомные заболевания встречаются у 7 из каждой твсячи новорожденных и они же приводят к гибели эмбриона (выкидыш) в первой трети беременности в половине всех случаев. Если ребенок с хромосомной болезнью рождается живым, то обычно страдает тяжелыми недугами, отстает в умственном и физическом развитии. Кариотипы рассматривают на стадии метафазы, когда хромосомы располагаются в одной плоскости. Для подсчета числа хромосом могут быть использованы различные клетки: кожи, костного мозга, но чаще лейкоциты. Дерматоглифический метод изучения наследственности человека. Метод дерматоглифики-изучение рельефа кожи на пальцах, ладонях и подошвенных поверхностях стоп, который образован эпидермальными выступами-гребнями, которые образуют сложные узоры. Изучение людей с хромосомными болезнями выявило у них специфические изменения не только рисунковпальцев и ладоней, но и характера основных сгибательных борозд на коже ладоней. Менее изучены дерматоглифические изменения при генных болезнях. Биохимические методы изучения наследственности человека, их значение. Биохимические методы- позволяют выявить многие наследственные болезни человека, связанные с нарушением обмены веществ. Использование биохимических методов позволяет выявить гетерозиготных носителей заболеваний. Например, у гетерозиготных носителей гена фенилкетанурии изменяется уровень фенилаланина в крови. Всё многообразие биохим.методов делится на 2 группы: Методы, основанные на выявлении определенных биохим.продуктов обусловлено действием разных аллелей. Легче всего выявлять аллели по изменению активности ферментов или по изменению какого-либо биохим.признака.; Методы, основанные на непосредственном выявлении изменения нуклеиновых кислот и белков с помощью гель-электрофореза в сочетании с др.методами. Популяционный метод изучения наследственности человека, его значение. Популяционный метод- позволяет оценить частоты одних и тех же аллелей в разных популяциях людей, исследование закономерности географического распределения генов, а также позволяет изучать мутационный процесс у человека. В популяциях человека наблюдается высокий уровень полиморфизма по многим генам, т.е. один и тот же ген представлен разными аллелями, что приводит к существованию нескольких генотипов и соответствующих фенотипов. Т.о. все члены популяции отличаются друг от друга в генетическом отношении: практически в популяции невозможно найти даже 2х генетически одинаковых людей (за искл. однояйцевых близнецов). Типы наследования признаков у человека. Аутосомно-доминантное наследование: признак встречается часто и в каждом поколении; признак встречается у детей, у которых хотя бы один из родиетелей имеет этот признак; мужчины и женщины с изучаемым признаком встречаются приблизительно с одинаковой частотой. Примеры: синдром Морфана, полидактилия) Аутосомно-рецессивное наследование: признак встречается редко и не в каждом поколении; если признак имеется у обоих родителей, то этот признак имеют все их дети; признак встречается и у детей, родители которых не имеют изучаемого признака; мужчины и женщины с данным признаком встречаются с приблизительно одинаковой частотой Примеры: альбинизм, фенилкетанурия Доминантное, сцепленное с Х-хромосомой: 1.признак встречается часто и в каждом поколении; 2. признак встречается у детей, у которых хотя бы один из родителей имеет этот признак; 3. признак встречается и у мужчин и у женщин, но женщины с таким признаком приблизительно в 2р. больше, чем мужчины 4. если изучаемый признак имеет мужчина, то все его дочери будут иметь этот признак, а у всех его сыновей этот признак будет отсутствовать. Примеры: Рецессивное, сцепленное с Х-хромосомой: признак встречается не часто и не в каждом поколении% признак встречается преимущественно у мужчин, причем у их отцов признак обычно отсутствует, но имеется у дедов и прадедов по материнской линии; у женщин встречается признак только тогда, когда он имеется у их отца. Примеры: Сцепленное с У-хромосомой: признак встречается часто и в каждом поколении; признак встречается только у мужчин; признак передается по мужской линии от отца к сыну и т.д. Примеры: Цитоплазматическое: признак встречается в равной степени у обоих полов; признак передается потомкам только от матери Примеры: Основные типы деления эукариотических клеток: митоз, амитоз, мейоз. Митоз— основной способ деления эукариотических клеток, при котором сначала происходит удвоение, а затем равномерное распределение между дочерними клетками наследственного материала. Митоз представляет собой непрерывный процесс, в котором выделяют четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.Перед митозом происходит подготовка клетки к делению, илиинтерфаза. Период подготовки клетки к митозу и собственно митоз вместе составляютмитотический цикл. Мейоз— это особый способ деления эукариотических клеток, в результате которого происходит переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное. Мейоз состоит из двух последовательных делений, которым предшествует однократная репликация ДНК. Первое мейотическое деление (мейоз 1) называется редукционным, поскольку именно во время этого деления происходит уменьшение числа хромосом вдвое: из одной диплоидной клетки (2n 4c) образуются две гаплоидные (1n 2c). Мейоз является центральным событием гаметогенеза у животных и спорогенеза у растений. Являясь основой комбинативной изменчивости, мейоз обеспечивает генетическое разнообразие гамет. Амитоз— прямое деление интерфазного ядра путем перетяжки без образования хромосом, вне митотического цикла. Описан для стареющих, патологически измененных и обреченных на гибель клеток. После амитоза клетка не способна вернуться в нормальный митотический цикл. 13. Клеточный цикл. Митоз. Митоз-способ деления эукариотических клеток, прикотором каждая из двух вновь возникающих клеток получает генетический материал идентичный исходной клетки. Митоз представляет собой непрерывный процесс, в котором выделяют четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. профаза- кариолемма распадается, исчезает ядрышко, хроматин спирализуется и образует хромосомы, каждая хромосома состоит из 2х сестринских хроматид. Происходит удвоение органоидов, обр-ся веретено денления (2n4c) метафаза-хромосомы располагаются по экватору клетки, каждая хромосома состоит из 2х хроматид (2n4c) анафаза-за счет сокращения микротрубочек веретена деления, к полюсам клетки расходятся отдельные сестринские хроматиды.(4n4c) Телофаза- формируются новые ядра с ядрышками, хромосомы диспирализуются и становятся невидимыми, происходит разделение цитоплазмы (цитокинез). В итоге образуются 2 дочерние клетки.(2n2c) Мейоз. Гаметогенез. Процесс развития половых клеток носит название гаметогене-за. У самцов этот процесс называется спермиогенезом(протекает в семенниках), а у самок — овогенезом(протекает в яичниках) . Половые клетки в развитии последовательно проходят следующие стадии: размножения, роста, созревания и формирования. В стадии размножения клетки интенсивно делятся митотическим путем. В стадии роста клетки накапливают питательные вещества, особенно при овогенезе. Мейоз- это деление эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в 2р. Происходит в 2 этапа: процесс редукционного и эквационного деления ооцитов и сперматоцитов, в результате которого образуются половые клетки с гаплоидным набором хромосом. I мейотическое деление: Профаза 1-сближение гомологичных хромосом (отцовских и материнских) и образование бивалентов. Происходит кроссенговер-обмен гомологичными участками между гомологичными хромосомами. (2n4c) Метафаза 1- биваленты располагаются по экватору клетки. (2n4c) Анафаза 1- расхождение гомологичных хромосом к полюсам клетки. Каждая хромосома по-прежнему состоит из 2х хроматид (2n4c) Телофаза 1- образование 2х дочерних клеток с удвоенными хромосомами. (n2c) Интерфаза 2 (интеркенез)- очень короткая либо отсутствует, не происходит удвоение хромосом. 2 мейотическое деление: Профаза 2- кареолемма распадается, хромосомы чётко видны в микроскоп, каждая хромосома состоит из 2х сестринских хроматид, обр-ся веретено деления (n2c) Метафаза 2- хромосомы располагаются по экватору клетки, каждая хромосома состоит из 2х хроматид.(n2c) Анафаза 2- к полюсам клетки раходятся сестринские хроматиды (за счёт сокращения микротрубочек веретена деления) (2n2c) Телофаза 2- формируются новые ядра, хромосомы становятся невидимыми, образуются ядрышки и плазмолеммы, происходит разделение цитоплазмы (цитокенез). В результате образуютя 4 гаплоидные клетки-гаметы (nc) Ядро — главный органоид клетки. Строение, функции, история изучения ядра. Ядро впевые было открыто Я. Пуркинье в 1825г. Содержит носители наследственной информации- ядерные гены. Снаружи ядро покрыто двумембранной оболочкой с ядерными порами, она называется кариолемма. Основное в-во ядра-кариоплазма (нуклеоплазма), в нём находятся хромосомы. В ядре имеется одно или несколько ядрышек. Ядрышки участвуют в синтезе рРНК и в сборе субъединиц рибосом. Главная функция ядра - хранение и передача наследственной информации - связана с хромосомами. Кроме того, ядро участвует в реализации этой информации с помощью синтеза белка. Понятие о хроматине. Разновидности хроматина. Уровни организации хроматина. |