биология. Навчально-методичний посібник 2022-2023 (1). Навчальнометодичний посібник для студентів фармацевтичних факультетів спеціальності Фармація, промислова фармація
 Скачать 2.45 Mb.
|
|
Генеалогічний метод Був запропонований у 1865 році засновником генетики людини Ф.Гальтоном. За допомогою цього методу можна прослідкувати будь-які ознаки у ряду поколінь, при цьому вказуючи на родинні зв’язки між членами родоводу. Генеалогічний метод включає декілька етапів: Перший етап – збір інформації про пробанда та його родичів. Пробанд – людина, для якої складають родовід. Його брати та сестри – сибси, двоюрідні брати та сестри – напівсибси. Рис.13. Символи для складання родоводу При необхідності проводять медичне обстеження всіх членів родоводу. На другому етапі роблять графічне зображення родоводу. Для складання родоводу прийняті стандартні символи. Третій етап – генеалогічний аналіз. Мета – встановлення генетичних закономірностей. Спочатку визначають, чи є ознака спадковою. Якщо ознака 72 спадкова, то визначають тип спадковості: домінантний, рецесивний, аутосомний, зчеплений зі статтю. Після цього визначають зиготність пробанда, групи зчеплення, пенетрантність та експресивність гену. Все це необхідно, щоб зробити розрахунок ризику(четвертий етап) прояву патології у нащадків, вияснити, від кого і коли ця патологія прийшла. Розрізняють: аутосомне та зчеплене зі статтю успадкування. Якщо ознака однаково часто зустрічається у чоловіків та жінок, то ген розташований в аутосомах. Аутосомне успадкування Аутосомно-домінантна ознака (А): 1) зустрічається в кожному поколінні; 2) у хворих батьків (Аа) можуть бути здорові діти (аа); 3) у здорових батьків (аа) не може бути хворих дітей (А_). Аутосомно-рецесивна ознака (а): 1) зустрічається рідко (іноді в одному поколінні); 2) у хворих батьків (аа) не може бути здорових дітей (А); 3) у здорових батьків (Аа) можуть бути хворі діти (аа). Зчеплене зі статтю успадкування Якщо ознака передається від батька до сина з покоління в покоління, то ген цієї ознаки розташований в У-хромосомі. Якщо ознака частіше зустрічається у жінок і передається від хворого батька всім дочкам, то це Х-домінантне успадкування. Якщо ознака частіше зустрічається у чоловіків і передається від хворого діда через мати-носія онуку, то це Х-рецесивне успадкування. Правила складання родоводу 1. Починати складати родовід краще з центра аркуша, щоб бокові гілки родоводу не виходили за його межі. 2. Починати складати родовід необхідно з пробанда. Порядок складання родоводу такий: від наступних до попередніх поколінь; спочатку покоління пробанда і його дітей, а потім – його батьки. 3. Кожне попереднє покоління зображують вище від лінії пробанда, а наступне – нижче. Всіх членів родоводу треба розташовувати чітко за поколіннями в один ряд. 4. Для зручності складання родоводу спочатку вказують родинні зв’язки по материнській лінії пробанда, після цього зображують лінію батька. 5. Ліворуч кожне покоління позначають римською цифрою, а всі індивіди в цьому поколінні – арабськими. Аналіз родоводу 1. Установити: дане захворювання є спадковим чи набутим. 73 2. Визначити тип успадкування даної ознаки в родині. 3. Визначити, якими хромосомами (соматичними чи статевими) успадковується ознака. 4. Визначити домінантність чи рецесивність ознаки. 5. З’ясувати, по якій лінії (батька чи матері) передається захворювання. 6. Визначити генотипи пробанда і його подружжя. 7. Визначити ймовірність народження хворих дітей у родині пробанда. Приклад генеалогічного аналізу Визначити тип успадкування дальтонізму. Значна кількість хворих в родині свідчить про спадковий характер дальтонізму. Той факт, що є хворі діти в сім’ях здорових батьків, свідчить про те, що ген дальтонізму рецесивний. Те, що хворіють в основному чоловіки, свідчить про локалізацію гена в Х-хромосомі. Отже, ознака успадковується за Х- зчепленим рецесивним типом. Той факт, що у здорових жінок є хворі сини, свідчить про те, що вони гетерозиготні та мають генотип Х D Х d . Ймовірність того, що жінка передасть цей ген своїм дітям складає 50%. Оскільки чоловіки гемізиготні, то наявний у них рецесивний ген проявляється фенотипово (пробанд). Хворий пробанд у шлюбі зі здоровою жінкою має здорових сина і дочку. Якщо жінка пробанда гомозиготна, то ймовірність народження здорових дітей складатиме 100%, а якщо вона гетерозиготна – ймовірність народження хворих дітей буде 25% (тільки сини). Близнюковий метод Це один із найбільш ранніх методів вивчення генетики людини. Близнюковий метод дослідження був запропонований у 1876 р. англійським антропологом і психологом Ф. Гальтоном. Він виділив серед близнюків дві групи: однояйцеві (монозиготні) і двуяйцеві (дизиготні). Близнюковий метод використовується у генетиці людини для того, 74 щоб оцінити: − ступінь впливу спадковості і навколишнього середовища на будь-яку нормальну або патологічну ознаку; − пенетрантність та експресивність гену; − ефективність використання ліків − ефективність методів навчання та виховання − коефіцієнт IQ. Етапи близнюкового методу: 1) для спостереження відбирають пари близнюків однієї статі; 2) визначають зиготність близнюків. МЗ – розвиваються із однієї зиготи, мають 100% однаковий генотип (однакову групу крові, стать, малюнки шкіри і т.д.), 100% приживлюваність трансплантату. ДЗ – розвиваються із різних зигот та схожі як рідні брати і сестри. 3) визначають % подібності у групах моно- та дизиготних близнюків. Для оцінки ролі спадковості у розвитку тієї чи іншої ознаки роблять розрахунки за формулою: % подібності МБ – % подібності ДБ H = -------------------------------------, де 100 – % подібності ДБ Н – коефіцієнт спадковості, МБ – одно- та ДБ – двуяйцеві близнюки. При Н=1 ознаки повністю залежать від генотипу; При Н > 0,7 основна роль у розвитку ознаки належить спадковості; При Н=0,3–0,7 спадковість і навколишнє середовище однаково впливають на формування ознаки (мультифакторіальні); При Н <0,3 основний вплив мають фактори навколишнього середовища. Мультифакторіальні хвороби – це хвороби зі спадковою схильністю. До мультифакторіальних хвороб відноситься цукровий діабет, гіпертонія, атеросклероз, шизофренія, епілепсія, алкоголізм і т.д. Тому їх профілактика полягає у встановленні груп ризику (спадкова схильність) та підтримання умов, що попереджають негативне проявлення гену. Наприклад, при наявності гіпертонії у одного з батьків, треба: −контролювати артеріальний тиск у дітей; −рекомендувати здоровий спосіб життя, заняття спортом, спеціальну дієту; −дотримуватись режиму праці та відпочинку. Все це дає профілактичний ефект – збереження здоров’я дітей. Біохімічний метод Біохімічний метод засновано А.Гарродом у 1902 році. Цей метод 75 дозволяє вивчити фенотиповий ефект гену при зміні структури ферментативного білка. Зміна послідовності або кількості нуклеотидів у гені призводить до зміни змісту триплетів ДНК, а значить і до порушення структури білкових молекул. Наслідком цього є зниження активності ферменту або його відсутність, накопичення незвичайних продуктів обміну, що й призводить до патології. Біохімічним методом діагностують хвороби обміну речовин, встановлюють гетерозиготність батьків. За допомогою біохімічних методів відкрито близько 5000 молекулярних хвороб. В останні роки у різних державах розробляються та використовуються для масових досліджень спеціальні програми. Перший етап – скринінг-програма (англ. screening – просіювання). Для цього етапу зазвичай використовується невелика кількість простих, доступних методик (експрес-методів): хімічних або мікробіологічних. Так встановлюють групу ризику. На другому етапі проводиться уточнення (підтвердження діагнозу або відхилення при невірно- позитивній реакції на першому етапі). Для цього використовуються точні хроматографічні, мас-спектрометричні та інші методи визначення ферментів, амінокислот і т.п. Молекулярно-генетичний метод (ДНК-аналіз) – це метод визначення послідовності нуклеотидів у ДНК, який дає змогу встановити генетичну причину хвороби. При цьому методі отримують зразки ДНК з крові, хоріону, амніотичних клітин, культури фібробластів. ДНК-аналіз дозволяє не тільки вивчити дефект гену, хромосом, але й слідкувати за ефективністю терапії, встановлювати генетичну спорідненість, сумісність тканин. Це незамінний метод при розробці лікування спадкової патології методом генної інженерії. Спадкові хвороби – це хвороби викликані порушенням генотипу. Вони можуть проявитися на будь-якому етапі онтогенезу. За генетичними причинами виникнення хвороби діляться на: 1. генні; 2. хромосомні (геномні та хромосомні аберації); 3. хвороби зі спадковою схильністю (мультифакторіальні); Моногенні або молекулярні хвороби викликані мутацією одного гену. Їх успадкування відбувається за законами Менделя. Одна й та сама спадкова хвороба може бути обумовлена різними типами мутації генів. Так виникають генокопії. Наприклад: нічна сліпота може успадковуватись за аутосомно-домінантним, аутосомно-рецесивним типом і як рецесивна, зчеплена з Х-хромосомою ознака. Генні хвороби за фенотипом поділяють на: −вроджені вади розвитку органів та тканин. Наприклад: синдактилія, 76 відсутність верхніх різців і т.ін. Діагноз ставиться у клініці під час фенотипового огляду. −хвороби порушення обміну речовин за класифікацією ВООЗ: амінокислотного, вуглеводного, ліпідного, мінерального, нуклеотидного та ін. обмінів. Ці хвороби можуть проявлятися у різні періоди онтогенезу. Порушення метаболізму амінокислот Прикладом порушення обміну амінокислоти фенілаланіну є захворювання фенілкетонурія. Вона успадковується за аутосомно- рецесивним типом. У результаті генної мутації відсутній або різко знижена активність ферменту фенілаланінгідроксилази, що каталізує перетворення фенілаланіну у тирозин. Це захворювання найбільш вивчене серед ферментопатій. Воно зустрічається з відносно високою частотою (1:5000- 10000). У результаті дефекту ферменту виникає метаболічний блок: амінокислота фенілаланін не перетворюється в тирозин і його вміст в крові значно збільшується. Порушується перебіг біохімічних реакцій і, відповідно, не утворюються такі необхідні для життєдіяльності речовини, як тирозин, адреналін, норадреналін, пігмент меланін. В подальшому фенілаланін перетворюється у вторинний продукт – фенілпіровиноградну кислоту, яка накопичується у крові і виділяється з сечею. Ці обидві речовини присутні в крові у високій концентрації. Вони ушкоджують нервові клітини мозку. Розвиваються порушення у діяльності вищої нервової системи, недоумкуватість, порушення регуляції функції рухів. У хворих слабка пігментація в результаті порушення синтезу меланіну. Для виявлення фенілкетонурії проводять скринінг аналіз – тест Гатрі, який визначає рівень фенілаланіну в крові: мутантні бактерії здатні розмножуватися за наявності фенілаланіну, в поживному середовищі(що потрапляє туди зі зразка хворого). Уточнюють діагноз методом хроматографії. Лікування ФКУ полягає у зниженні рівня фенілаланіну та його метаболітів в організмі, що досягається вживанням хворим з перших місяців життя їжі з низьким вмістом цієї амінокислоти. Один із шляхів перетворення тирозину призводить до утворення гомогентизинової кислоти, яка потім перетворюється на CO 2 та H 2 O. У зв’язку з недостатньою активністю ферменту оксидази гомогентизинової кислоти, гомогентизинова кислота накопичується у крові. Зазвичай вона виводиться із організму нирками, але у людей після 40 років гомогентизинова кислота накопичується у сполучній тканині, виникає пігментація хрящів (охроноз), розвиваються артрити великих суглобів, уражується хребет. Виникає алкаптонурія. Вона успадковується за аутосомно-рецесивним типом. Частота складає 1-3 на 1 млн. Для діагностики 77 алкаптонурії проводять скринінг-тести: потемніння сечі на повітрі (чорні плями на пелюшках), реакція сечі з хлоридом заліза (багряно-чорне забарвлення). Іншим прикладом порушення амінокислотного обміну є альбінізм. При цьому захворюванні порушується друга ланка у біохімічному ланцюзі реакцій (дефект ферменту тирозинази, який розщеплює тирозин). У результаті блокується перетворення тирозину на меланін. Успадкування – аутосомно-рецесивне. У державах Західної Європи альбінізм зустрічається з частотою 1/25000. У альбіносів молочно-білий колір шкіри, дуже світле волосся і відсутній пігмент у райдужній оболонці ока. Альбіноси мають підвищену чутливість до сонячного випромінювання, яке викликає у них захворювання шкіри, порушення зору. Порушення метаболізму вуглеводів Галактоземія – аутосомно-рецесивне захворювання, коли організм не може засвоювати молочний цукор (лактозу), тобто галактоза не перетворюється на глюкозу. Частота зустрічальності 1:8000-180000. Проявляється у перші дні життя. В клітинах накопичується галактозо-1- фосфат, що призводить до порушення метаболізму. Під час годування дитини грудним молоком з’являється блювота, збільшується печінка та селезінка, розвивається катаракта, розумова відсталість, інколи смерть. Організм може нормально розвиватися, якщо провести ранню діагностику та вилучити з раціону грудне та коров’яче молоко. Порушення метаболізму ліпідів Хвороба Тея-Сакса (амавротична ідіотія). Аутосомно-рецесивна мутація, частота зустрічальності 1:300000 (у деяких популяціях 1:3000). Порушується обмін гангліозидів. Вони накопичуються у клітинах сірої речовини головного мозку. У хворих концентрація їх у лізосомах перевищує норму у 100-300 разів. Це один з прикладів лізосомних хвороб накопичення. Відсутній фермент гексоамінідаза у лізосомах. Проявляється хвороба рано – у 6 місяців. Спостерігається втрата зору, судоми, м’язова гіпотонія, недоумкуватість. Більшість дітей гине на другому році життя. Необхідна пренатальна діагностика на активність ферментів у лізосомах. Неферментативні генні хвороби Муковісцидоз – аутосомно-рецесивне захворювання. Відсутні трансмембранні транспортні білки, які беруть участь в обміні Na + i Cl - Проявляється у ранньому віці. Частота зустрічальності 1:2000 новонароджених. Порушується робота залоз зовнішньої секреції та залозистих клітин бронхів, підшлункової залози, печінки та статевих залоз. У зв’язку з дефектом білків, підвищується в’язкість слизу. Підвищується вміст 78 Na + i Cl -. у потовій рідині. Діагностика проводиться біохімічним методом. Експрес-аналіз – визначення концентрації Na + iCl - у поті, концентрації Na + у слині. Порушення мінерального метаболізму Вітамін D-резистентний рахіт. Це Х зчеплена-домінантна хвороба. Відсутній білок-переносник. Тому порушується реабсорбція фосфатів у канальцях нирок. Виявляється одразу після народження. Спостерігається низький зріст, викривлення ніг, обмежена рухомість суглобів. Діагноз ставиться біохімічним методом. Лікування – прийом великих доз вітаміну D. Хвороба Вільсона-Коновалова. Аутосомно-рецесивна хвороба. Спостерігається зниження активності синтезу білка церулоплазміну – переносника Cu 2+ . Вона накопичується у клітинах мозку, печінки, нирок, рогівці очей. Надлишок Cu 2+ порушує процеси гліколізу та дихання клітин. Хвороба може проявлятися у 6-50 років, а найчастіше у 15-20-річному віці. Порушується робота печінки (цироз печінки), нирок, ЦНС. Спостерігається загальна слабкість, тремтіння рук, голови, зміна мови, паралічі, епілепсія, зниження інтелекту. Діагноз ставлять при наявності синьо-зеленого кільця на райдужній оболонці очей, великого вмісту міді у печінці та інших показників обстеження хворих. Лікування – прийом препаратів, які виводять Cu 2+ з організму. Чим раніше діагностовано захворювання, тим ефективніше лікування. Хвороби зі спадковою схильністю До них належать цукровий діабет, гіпертонічна хвороба, атеросклероз, бронхіальна астма, шизофренія, епілепсія та ін. Ці хвороби зумовлені багатьма генами, тому їх називають полігенними, і залежать від впливу багатьох чинників навколишнього середовища, тому їх називають мультифакторіальними. 4.2 Матеріали для самоконтролю: 1. Після аналізу родоводу лікар- генетик встановив: ознака проявляється у кожному поколінні, жінки та чоловіки успадковують ознаку однаково часто, батьки в однаковій мірі передають ознаки своїм дітям. Визначте, який тип успадкування має досліджувана ознака. A. Аутосомно-домінантний B. Аутосомно-рецесивний C. Х-зчеплене домінантне успадкування D. Х-зчеплене рецесивне успадкування E. У-зчеплене успадкування 2. Голандричні ознаки успадковуються: A. Аутосомно-домінантно 79 B. Аутосомно-рецесивно C. Зчеплено з «У» хромосомою D. Зчеплено з «Х» хромосомою домінантно E. Зчеплено з «Х» хромосомою рецесивно 3. На зображенні родоводу квадрат, біля якого намальована стрілка, означає: A. Пробанд жіночої статі B. Пробанд чоловічої статі C. Дитина, яка народилася мертвою D. Викидень E. Дитина, носій ознаки 4. Вкажіть ознаки, які характерні для Х-зчепленого рецесивного типу успадкування: A. Трапляються переважно у чоловіків B. Усі фенотипово здорові дочки хворих чоловіків є носіями гена, що зумовлює розвиток хвороби C. Хворі чоловіки передають рецесивний алель гена 50% синів D. Трапляється переважно у жінок E. Хворі чоловіки передають рецесивний алель гена 100% синів |