Основни видове генетични изследвания. Генетика на човека: концепция, основи, методи на изследване

Генеалогичен метод- съставяне на родословно дърво от много поколения и изучаване на вида на наследството (доминиращо или рецесивно, свързано с пола или автозомно), честотата и интензивността на проявление на наследствените свойства. Резултатът от изследването обикновено е определянето на вида на наследството, както и риска от проява на наследствени нарушения в потомците;

Цитогенетичен метод- изследване на хромозомните набори на здрави и болни хора. Резултатът от изследването е определянето на броя, формата, структурата на хромозомите, характеристиките на хромозомните комплекти и на двата пола, както и хромозомните нарушения;

Биохимичен метод- изследване на промените в биологичните параметри на тялото, свързани с промените в генотипа.

Резултатът от изследването е определянето на нарушения в състава на кръвта, амниотичната течност и др.;Двойен метод

- изследване на генотипни и фенотипни характеристики на еднояйчни и разнояйчни близнаци. Резулданни от проучването - определение относителна стойностнаследственост и

средавъв формирането и развитието на човешкото тяло;

Метод на населението

- изследване на честотата на поява на алели и хромозомни нарушения в човешките популации. Резултатът от изследването е определянето на разпространението на мутациите и естествения подбор в човешките популации.

Кариотипирането е цитогенетичен метод, който ви позволява да идентифицирате отклонения в структурата и броя на хромозомите, които могат да причинят безплодие, други наследствени заболявания и раждане на болно дете.

68. Основни методи за изследване на човешката генетика (генеалогичен, онтогенетичен, цитогенетичен, близначен, популационен).

Основни методи за изследване на човешката генетика:

Генеалогичен;

близнак;

Цитогенетичен метод;

Популационен статистически метод;

Представителите на едно поколение са поставени в един ред по реда на тяхното раждане.

След това започва вторият етап - анализ на родословието, за да се установи естеството на наследяване на признака. На първо място се установява как се проявява чертата при представители на различни полове, т.е. връзка на черта с пола. След това се определя дали признакът е доминиращ или рецесивен, дали е свързан с други признаци и т.н. С рецесивния характер на наследяването, чертата не се проявява във всички поколения при малък брой индивиди. Може да отсъства от родителите. При доминантно унаследяване белегът често се среща в почти всички поколения.

Характерна особеност на наследяването на белези, свързани с пола, е честата им проява при индивиди от същия пол. Ако този знак е доминиращ, тогава той е по-често при жените. Ако чертата е рецесивна, тогава в този случай тя се появява по-често при мъжете.

Анализът на многобройни родословия и естеството на разпространението на признака в огромната човешка популация помогна на генетиците да установят естеството на наследяването на много нормални признацичовешки, като къдравост и цвят на косата, цвят на очите, лунички, структура на ушната мида и др., както и такива аномалии като цветна слепота, сърповидно-клетъчна анемия и др.

По този начин, използвайки метода на родословието, зависимостта на чертата от генетичния материал, вида на наследяване (доминантно, рецесивно, автозомно, свързано с полови хромозоми), наличието на генна връзка, зиготност (хомозиготност или хетерозиготност) на членовете на семейството, вероятността за наследяване на ген в поколения, типът на наследяване са установени признаци. При автозомно доминантно наследяване (появата на черта е свързана с доминантен ген), чертата, като правило, се появява във всяко поколение (хоризонтално наследяване). При автозомно-рецесивно наследяване чертата се появява рядко, не във всяко поколение (вертикално наследяване), но при родствени бракове по-често се раждат болни деца. При наследяването, свързано с пола, честотата на проявление на черта при индивиди от различни полове не е еднаква.

Цитогенетичният метод се състои в микроскопско изследване на структурата на хромозомите и техния брой при здрави и болни хора. От трите вида мутации само хромозомните и геномните мутации могат да бъдат открити под микроскоп. Най-простият метод е експресна диагностика - изследване на броя на половите хромозоми с помощта на Х-хроматин. Обикновено при жените една Х хромозома присъства в клетките под формата на хроматиново тяло, докато при мъжете такова тяло липсва. При тризомия на полова двойка жените имат две тела, а мъжете имат едно. За идентифициране на тризомия в други двойки се изследва кариотипът на соматичните клетки и се съставя идиограма, която се сравнява със стандартната.

Хромозомните мутации са свързани с промени в броя или структурата на хромозомите. От тях под микроскоп със специално оцветяване ясно се виждат транслокации, делеции и инверсии. Когато настъпи транслокация или делеция, хромозомите съответно се увеличават или намаляват по размер. И по време на инверсия моделът на хромозомата се променя (редуващи се ивици).

Хромозомните мутации могат да бъдат маркери в цитогенетичния метод за изследване на определено заболяване. В допълнение, този метод се използва за определяне на радиационните дози, погълнати от хората, и в други научни изследвания.

Популационният статистически метод позволява да се изчисли честотата на поява на нормални и патологични гени в популацията, да се определи съотношението на хетерозиготите - носители на анормални гени. С помощта на този метод се определя генетичната структура на популацията (честотите на гените и генотипите в човешките популации); фенотипни честоти; изучават се фактори на околната среда, които променят генетичната структура на популацията. Методът се основава на закона на Харди-Вайнберг, според който честотите на гените и генотипите в множество популации, живеещи в постоянни условия и при наличие на панмиксия (свободни кръстосвания), остават постоянни в продължение на няколко поколения. Изчисленията се правят по формулите: p + q = 1, p2 + 2pq + q2 = 1. В този случай p е честотата на доминантния ген (алел) в популацията, q е честотата на рецесивния ген (алел ) в популацията p2 е честотата на доминантните хомозиготи, q2 – рецесивните хомозиготи, 2pq – честотата на хетерозиготните организми. С помощта на този метод е възможно също така да се определи честотата на носителството на патологични гени.

69. Цитогенетичен метод. Човешки кариотип. Характеристики на методите за диференциално оцветяване на хромозоми. Денвърска и парижка номенклатура. Класификация на хромозомите по отношение на дължината на ръката и изчисляване на центромерния индекс.

Цитогенетичен метод.Цитогенетичният метод се състои в изследване на хромозомния набор от клетки на пациента под микроскоп. Както знаете, хромозомите са в спираловидно състояние в клетката и не могат да се видят. За да се визуализират хромозомите, клетката се стимулира и въвежда в митоза. В профазата на митозата, както и в профазата и метафазата на мейозата, хромозомите деспирират и се визуализират. По време на визуализацията се оценява броят на хромозомите и се съставя идиограма, в която всички хромозоми са записани в определен ред според Денвърската класификация. Въз основа на идиограмата можем да говорим за наличие на хромозомна аберация или промяна в броя на хромозомите и съответно наличието на генетично заболяване.

Всички методи за диференциално оцветяване на хромозомипозволяват да се идентифицира тяхната структурна организация, която се изразява в появата на напречни ивици, различни в различните хромозоми, както и някои други подробности.

Диференциално оцветяване хромозоми.Разработени са редица методи за оцветяване (ивици) за разкриване на комплекс от напречни белези (ивици, ивици) върху хромозома. Всяка хромозома се характеризира със специфичен комплекс от ивици. Хомоложните хромозоми се оцветяват идентично, с изключение на полиморфните области, където са локализирани различни алелни варианти на гени. Алелният полиморфизъм е характерен за много гени и се среща в повечето популации. Откриването на полиморфизми на цитогенетично ниво няма диагностична стойност.

А.Q-оцветяване.Първият метод за диференциално оцветяване на хромозомите е разработен от шведския цитолог Касперсон, който използва за тази цел флуоресцентното багрило хининова горчица. Под флуоресцентен микроскоп върху хромозомите се виждат зони с неравномерен интензитет на флуоресценция - Q-сегменти.Методът е най-подходящ за изследване на Y хромозомите и следователно се използва за бързо определяне на генетичния пол, идентифициране транслокации(размяна на участъци) между X и Y хромозомите или между Y хромозомата и автозомите, както и за преглед на голям брой клетки, когато е необходимо да се установи дали пациент с мозаицизъм на половите хромозоми има клонинг на клетки, носещи Y хромозома.

Б.Ж-оцветяване.След обширна предварителна обработка, често използваща трипсин, хромозомите се оцветяват с оцветяване по Гимза. Под светлинен микроскоп се виждат светли и тъмни ивици върху хромозомите - Ж-сегменти.Въпреки че местоположението на Q сегментите съответства на местоположението на G сегментите, G оцветяването се оказа по-чувствително и зае мястото на Q оцветяването като стандартен метод за цитогенетичен анализ. G-оцветяването е най-добро за откриване на малки аберации и маркерни хромозоми (сегментирани по различен начин от нормалните хомоложни хромозоми).

IN.Р-оцветяванедава картина, обратна на G-оцветяването. Обикновено се използва оцветяване по Гимза или акридиново оранжево флуоресцентно багрило. Този метод разкрива разлики в оцветяването на хомоложни G- или Q-отрицателни области на сестрински хроматиди или хомоложни хромозоми.

Ж.В-оцветяванеизползвани за анализ на центромерните области на хромозомите (тези области съдържат конститутивен хетерохроматин) и променливата, ярко флуоресцентна дистална част на Y хромозомата.

г.Т-оцветяванеизползва се за анализиране на хромозомни области на хромозоми. Тази техника, както и оцветяването на нуклеоларни организаторни региони със сребърен нитрат (оцветяване с AgNOR), се използва за изясняване на резултатите, получени чрез стандартно хромозомно оцветяване.

Класификацията и номенклатурата на еднакво оцветените човешки хромозоми бяха приети за първи път на международна среща през 1960 г. в Денвър, по-късно леко модифицирани и допълнени (Лондон, 1963 г. и Чикаго, 1966 г.). Според класификацията на Денвър всички човешки хромозоми са разделени на 7 групи, подредени в низходящ ред на дължината и като се вземе предвид центриолният индекс (отношението на дължината на късото рамо към дължината на цялата хромозома, изразено като процент ). Групите са обозначени с букви от английската азбука от A до G. Всички двойки хромозоми обикновено са номерирани с арабски цифри

В началото на 70-те години на 20-ти век е разработен метод за диференциално оцветяване на хромозомите, разкриващ характерна сегментация, което позволява индивидуализиране на всяка хромозома (фиг. 58). Различните видове сегменти се обозначават по методите, чрез които те се идентифицират най-ясно (Q-сегменти, G-сегменти, Т-сегменти, S-сегменти). Всяка човешка хромозома съдържа уникална последователност от ивици, което позволява всяка хромозома да бъде идентифицирана. Хромозомите са максимално спирализирани в метафаза, по-малко спирализирани в профаза и прометафаза, което прави възможно разграничаването на по-голям брой сегменти, отколкото в метафазата. На метафазната хромозома (фиг. 59) има символи, които обикновено се използват за обозначаване на късите и дългите рамена, както и местоположението на регионите и сегментите. Понастоящем има ДНК маркери или сонди, които могат да се използват за определяне на промени в специфичен, дори много малък, сегмент в хромозомите (цитогенетични карти). На международния конгрес по човешка генетика в Париж през 1971 г. (Парижка конференция по стандартизация и номенклатура на човешките хромозоми) беше съгласувана система от символи за по-кратко и недвусмислено обозначаване на кариотипите. При описване на кариотип: общият брой на хромозомите и наборът от полови хромозоми са посочени, между тях се поставя запетая (46, XX; 46, XY); отбелязва се коя хромозома е излишна или коя липсва (това се обозначава с нейния номер 5, 6 и т.н. или буквите от тази група A, B и т.н.); знакът "+" показва увеличаване на броя на хромозомите, знакът "-" показва липсата на тази хромозома 47, XY, + 21; хромозомното рамо, в което е настъпила промяната (удължаването на късото рамо се обозначава със символа (p+); скъсяването (p-); удължаването на дългото рамо се обозначава със символа (q+); скъсяването (q-); символи на пренарежданията (транслокацията се обозначава с t, а делецията с del) се поставят преди номерата на участващите хромозоми, а пренаредените хромозоми се ограждат в скоби. Наличието на две структурно анормални хромозоми се обозначава с точка и запетая (;) или нормална. фракция (15/21).

70. Ролята на метода на близнаците в изследването на наследствеността и околната среда при формирането на белези. Видове близнаци. Проблемът с предразположението към заболявания. Рискови фактори. Генеалогичен метод (анализ на родословно дърво). Критерии за определяне вида на наследството.

Методът на близнаците се основава на изследването на фенотипа и генотипа на близнаците, за да се определи степента на влияние на околната среда върху развитието на различни признаци. Сред близнаците има еднояйчни и разнояйчни близнаци.

Еднояйчните близнаци се образуват от една зигота, която се разделя на две части в ранен стадий на разцепване. В този случай едно оплодено яйце поражда не един, а два ембриона наведнъж. Те имат еднакъв генетичен материал, винаги са от един и същи пол и са най-интересни за изследване. Приликата между тези близнаци е почти абсолютна. Малките разлики могат да се обяснят с влиянието на условията на развитие.

Разнояйчните близнаци (неидентични) се образуват от различни зиготи, в резултат на оплождането на две яйцеклетки от два сперматозоида. Те си приличат не повече от братя и сестри, родени в различни времена. Такива близнаци могат да бъдат както еднополови, така и противоположни.

Методът на близнаците ви позволява да определите степента на проявление на черта в двойка, влиянието на наследствеността и околната среда върху развитието на чертите. Всички различия, които се появяват при еднояйчни близнаци, които имат един и същ генотип, са свързани с влиянието на външни условия. Голям интерес представляват случаите, когато такава двойка е била разделена по някаква причина в детството и близнаците са израснали и отгледани в различни условия.

Изследването на разнояйчни близнаци ни позволява да анализираме развитието на различни генотипове при еднакви условия на околната среда. Двойният метод позволи да се установи, че за много заболявания условията на околната среда, при които се формира фенотипът, играят важна роля.

Например, такива характеристики като кръвна група, цвят на очите и косата се определят само от генотипа и не зависят от околната среда. Някои заболявания, макар и причинени от вируси и бактерии, до известна степен зависят от наследствената предразположеност. Заболявания като хипертония и ревматизъм се определят до голяма степен от външни фактори и в по-малка степен от наследствеността.

По този начин методът на близнаците ни позволява да идентифицираме ролята на генотипа и факторите на околната среда при формирането на черта, за която се изследват и сравняват степените на сходство (конкордантност) и разлики (дискордантност) на монозиготни и дизиготни близнаци

Генеалогичният метод се състои в анализиране на родословия и позволява да се определи типът на наследяване (доминантно рецесивен, автозомно или свързан с пола) на черта, както и нейната моногенна или полигенна природа. Въз основа на получената информация се прогнозира вероятността за проява на изследвания признак в потомството, което е от голямо значение за профилактиката на наследствените заболявания.

Генеалогичен анализе най-разпространеният, прост и в същото време изключително информативен метод, достъпен за всеки, който се интересува от своето потекло и историята на своето семейство

Основни методи за изследване на човешката генетика:

Цитогенетичен метод;

Популационен статистически метод;

Генеалогичният метод се основава на съставяне на родословие на човек и изучаване на естеството на наследяване на черта. Това е най-старият метод. Същността му е да се установят родословни връзки и да се определят доминантни и рецесивни белези и естеството на тяхното наследяване. Този метод е особено ефективен при изследване на генни мутации.

Методът включва два етапа: събиране на информация за семейството за възможно най-много поколения и генеалогичен анализ. Родословието се съставя, като правило, въз основа на една или повече характеристики. За целта се събира информация за унаследяването на даден признак сред близки и далечни роднини.

Представителите на едно поколение са поставени в един ред по реда на тяхното раждане.

След това започва вторият етап - анализ на родословието, за да се установи естеството на наследяване на признака. На първо място се установява как се проявява чертата при представители на различни полове, т.е. връзка на черта с пола. След това се определя дали признакът е доминиращ или рецесивен, дали е свързан с други признаци и т.н. С рецесивния характер на наследяването, чертата не се появява във всички поколения при малък брой индивиди. Може да отсъства от родителите. При доминантно унаследяване белегът често се среща в почти всички поколения.

Характерна особеност на унаследяването на белези, свързани с пола, е честата им проява при лица от същия пол. Ако този знак е доминиращ, тогава той е по-често срещан при жените. Ако чертата е рецесивна, тогава в този случай тя се появява по-често при мъжете.

Анализът на многобройни родословия и естеството на разпространението на признака в огромната човешка популация помогна на генетиците да установят модела на унаследяване на много нормални човешки черти, като къдрава коса и цвят на косата, цвят на очите, лунички, структура на ушната мида и др. , както и такива аномалии като цветна слепота, сърповидно-клетъчна анемия и др.

Цитогенетичният метод се състои в микроскопско изследване на структурата на хромозомите и техния брой при здрави и болни хора. От трите вида мутации само хромозомните и геномните мутации могат да бъдат открити под микроскоп. Повечето прост методе бърза диагностика - изследване на броя на половите хромозоми с помощта на Х-хроматин. Обикновено при жените една Х хромозома присъства в клетките под формата на хроматиново тяло, докато при мъжете такова тяло липсва. При тризомия на полова двойка жените имат две тела, а мъжете имат едно. За идентифициране на тризомия в други двойки се изследва кариотипът на соматичните клетки и се съставя идиограма, която се сравнява със стандартната.

Хромозомните мутации включват промени в броя или структурата на хромозомите. От тях под микроскоп със специално оцветяване ясно се виждат транслокации, делеции и инверсии. Когато настъпи транслокация или делеция, хромозомите съответно се увеличават или намаляват по размер. И по време на инверсия моделът на хромозомата се променя (редуващи се ивици).

Цитогенетичен метод. Човешки кариотип. Характеристики на методите за диференциално оцветяване на хромозоми. Денвърска и парижка номенклатура. Класификация на хромозомите по отношение на дължината на ръката и изчисляване на центромерния индекс.

По време на визуализацията се оценява броят на хромозомите и се съставя идиограма, в която всички хромозоми са записани в определен ред според Денвърската класификация. Въз основа на идиограмата можем да говорим за наличие на хромозомна аберация или промяна в броя на хромозомите и съответно наличието на генетично заболяване.

Диференциално оцветяване на хромозоми.Разработени са редица методи за оцветяване (ивици) за разкриване на комплекс от напречни белези (ивици, ивици) върху хромозома. Всяка хромозома се характеризира със специфичен комплекс от ивици. Хомоложните хромозоми се оцветяват идентично, с изключение на полиморфните области, където са локализирани различни алелни варианти на гени. Алелният полиморфизъм е характерен за много гени и се среща в повечето популации. Откриването на полиморфизми на цитогенетично ниво няма диагностична стойност.

А. Q-оцветяване.Първият метод за диференциално оцветяване на хромозомите е разработен от шведския цитолог Касперсон, който използва за тази цел флуоресцентното багрило хининова горчица. Под флуоресцентен микроскоп върху хромозомите се виждат зони с неравномерен интензитет на флуоресценция - Q-сегменти.Методът е най-подходящ за изследване на Y хромозомите и следователно се използва за бързо определяне на генетичния пол, идентифициране транслокации(размяна на участъци) между X и Y хромозомите или между Y хромозомата и автозомите, както и за преглед на голям брой клетки, когато е необходимо да се установи дали пациент с мозаицизъм на половите хромозоми има клонинг на клетки, носещи Y хромозома.

B. G-оцветяване.След обширна предварителна обработка, често използваща трипсин, хромозомите се оцветяват с оцветяване по Гимза. Под светлинен микроскоп се виждат светли и тъмни ивици върху хромозомите - G-сегменти.Въпреки че местоположението на Q сегментите съответства на местоположението на G сегментите, G оцветяването се оказа по-чувствително и зае мястото на Q оцветяването като стандартен метод за цитогенетичен анализ. G-оцветяването е най-добро за откриване на малки аберации и маркерни хромозоми (сегментирани по различен начин от нормалните хомоложни хромозоми).

B. R-оцветяванедава картина, обратна на G-оцветяването. Обикновено се използва оцветяване по Гимза или акридиново оранжево флуоресцентно багрило. Този метод разкрива разлики в оцветяването на хомоложни G- или Q-отрицателни области на сестрински хроматиди или хомоложни хромозоми.

D. С-оцветяванеизползвани за анализ на центромерните области на хромозомите (тези области съдържат конститутивен хетерохроматин) и променливата, ярко флуоресцентна дистална част на Y хромозомата.

D. Т-оцветяванеизползва се за анализиране на хромозомни области на хромозоми. Тази техника, както и оцветяването на нуклеоларни организаторни региони със сребърен нитрат (оцветяване с AgNOR), се използва за изясняване на резултатите, получени чрез стандартно хромозомно оцветяване.

Класификацията и номенклатурата на еднакво оцветените човешки хромозоми бяха приети за първи път на международна среща през 1960 г. в Денвър, по-късно леко модифицирани и допълнени (Лондон, 1963 г. и Чикаго, 1966 г.). Според класификацията на Денвър всички човешки хромозоми са разделени на 7 групи, подредени в низходящ ред на дължината и като се вземе предвид центриолният индекс (отношението на дължината на късото рамо към дължината на цялата хромозома, изразено като процент ). Групите са обозначени с букви английска азбукаот A до G. Всички двойки хромозоми обикновено се номерират с арабски цифри

На метафазната хромозома (фиг. 59) има символи, които обикновено се използват за обозначаване на късите и дългите рамена, както и местоположението на регионите и сегментите. Понастоящем има ДНК маркери или сонди, които могат да се използват за определяне на промени в специфичен, дори много малък, сегмент в хромозомите (цитогенетични карти). На международния конгрес по човешка генетика в Париж през 1971 г. (Парижка конференция по стандартизация и номенклатура на човешките хромозоми) беше съгласувана система от символи за по-кратко и недвусмислено обозначаване на кариотипите.
Когато описвате кариотип:
общият брой на хромозомите и наборът от полови хромозоми са посочени, между тях се поставя запетая (46, XX; 46, XY);
отбелязва се коя хромозома е излишна или коя липсва (това се обозначава с нейния номер 5, 6 и т.н. или буквите от тази група A, B и т.н.); знакът "+" показва увеличаване на броя на хромозомите, знакът "-" показва липсата на тази хромозома 47, XY, + 21;
рамото на хромозомата, в което е настъпила промяната (удължаването на късото рамо се обозначава със символа (p+); скъсяването (p-); удължаването на дългото рамо се обозначава със символа (q+); скъсяването (q-);
символите за пренареждане (транслокацията се обозначава с t, а делецията с del) се поставят преди номерата на участващите хромозоми, а пренаредените хромозоми са оградени в скоби. Наличието на две структурно анормални хромозоми се обозначава с точка и запетая (;) или нормална дроб (15/21).

Ролята на метода на близнаците в изследването на наследствеността и околната среда при формирането на белези. Видове близнаци. Проблемът с предразположението към заболявания. Рискови фактори. Генеалогичен метод (анализ на родословно дърво). Критерии за определяне вида на наследството.

Разнояйчните близнаци (неидентични) се образуват от различни зиготи, в резултат на оплождането на две яйцеклетки от два сперматозоида. Те не приличат повече един на друг, отколкото братя и сестри, родени по различно време. Такива близнаци могат да бъдат както еднополови, така и противоположни.

Генеалогичният метод се състои в анализиране на родословия и ви позволява да определите вида на наследството (доминиращо
рецесивен, автозомно или свързан с пола) признак, както и неговия моногенен или полигенен характер. Въз основа на получената информация се прогнозира вероятността за проява на изследвания признак в потомството, което е от голямо значение за профилактиката на наследствените заболявания.

Човешката генетика е наука, която съчетава генетиката и медицината. Посветена е на законите на наследяването, промяната и човешката еволюция. Тази наука разглежда както индивиди, чието състояние напълно отговаря на нормата, така и тези, които имат различни индивидуални признаци на физиология, психология, наследени от раждането, както и патологични състояния. Генетиката разглежда и поведенческите аспекти. Основната задача на учените е да определят какво се формира под въздействието на околната среда и какво е проява на генотипа.

Общ преглед

Човешката генетика се основава на общи модели– те са универсални, могат да се прилагат при най-много различни видовеи индивиди, и хората не са изключение. В момента са идентифицирани повече от 3000 признака, присъщи на хората. Те засягат морфологията, биохимията, физиологията. 120 от тях са свързани с пола. Учените са успели да идентифицират и изследват 23 вида генетични връзки. Беше възможно да се състави хромозомна карта, на която са записани много гени.

Особено забележителни са изследванията, проведени като част от изясняването на човешката генетика, посветени на малки популации, тоест общества, в които има не повече от хиляда и половина души. Учените са установили, че за такава група хора честотата на браковете в рамките на надхвърля 90%, следователно само за един век всички участници стават втори братовчеди. Изследванията показват, че при такива условия рискът от рецесивни мутации се увеличава. Около осем процента от тях са смъртоносни, някои са свързани със структурата на очите или скелета. Мутациите често се наблюдават още на етапа на формиране на плода, което води до неговата преждевременна смърт - дори преди раждането или веднага след раждането.

Характеристики и числа

Чрез изучаване на човешката генетика беше възможно да се разкрие, че хаплоидният набор е комбинация от гени в размер на най-малко 100 000, но за някои този брой достига милион. Един геном е източник на мутации от една до десет. Увеличаването на вероятността от мутации с 0,001% за конкретен индивид не означава практически нищо, но при оценката на здравето на населението картината се променя - броят на пациентите се измерва в стотици и хиляди. Анализирайки получената информация, учените успяха да преценят колко важно е мутагенното влияние на света около нас. Чрез изучаването му в популационен мащаб човек може да осъзнае мащаба на проблема.

Чрез изучаване на човешкия геном в генетиката беше възможно да се установи, че хората имат някои специфични характеристики, поради които научен прогресзабавя се. По-специално, кариотипът има огромен брой хромозоми; в допълнение, малко деца обикновено се раждат в брака. А по време на бременност повечето жени носят само едно дете. Изключения са възможни, но рядко. Трудността при изучаване на човешката генетика е свързана с продължителността на израстването и бавната смяна на поколенията, както и невъзможността да се създаде брачна база, да се организира експериментално кръстосване и да се използват изкуствени технологии за активиране на мутации.

Изучаването на човешката генетика е не само принудителна борба с трудности и проблеми, но и редица специфични предимства. Мутациите са често срещани при хората и в момента тяхното разнообразие само нараства. Освен това са подробно проучени физиологията и анатомията на вида. Популацията като цяло е голяма, което означава, че учените могат да избират сред съществуващите такива брачни модели, които най-добре отговарят на целите на провежданата научна работа.

Не стойте на едно място

Задачите на човешката генетика са да изследва как протича унаследяването и под какви форми се проявяват генетичните черти при различните индивиди. В момента учените знаят със сигурност, че наборът от характеристики се променя доста значително от човек на човек. Това се обяснява с уместността на всички видове наследяване: чрез доминантен, рецесивен ген, автозомно, кодоминантно, във връзка с половата хромозома. За постигане на максимална точност на изследването е необходимо да се използват специфични методи – такива, разработени специално за изучаване на хора. Продължава работата по нови методи и методи, които ще ни позволят да получим повече информация по тази тема.

От десетилетия учените не само събират нова информация. В човешката генетика се използват аналитични подходи, които включват анализ на вече известни данни, като се вземе предвид получената нова информация. Толкова непрестанно аналитичен процесви позволява да разширите каталога на човешките характеристики, предавани между поколенията.

Човек и наука

Изследването на човешката генетика включва изучаването на механизмите на наследяване и характеристиките на променливостта, присъщи на хората като вид. Алтернативен термин за науката е антропогенетика. Науката е посветена на разликите и общите черти на хората, обяснявани с наследствени фактори. В момента е обичайно медицинската генетика да се поставя в отделна категория. Тази област е посветена на наследствените заболявания, методите за тяхното лечение и профилактика. Актуалността на изследването е тясно свързана с голямата натрупана база от информация по този въпрос. Беше възможно да се получи доста ясна информация за морфологията, физиологията и биохимията на хората. Цялата тази информация е от значение при изучаване на генетичната специфика на представители на популация.

Характеристики на изучаването на наследствеността, човешката генетика е наука, тясно свързана с характеристиките на обществото, етиката и човешката биология. В същото време се взема предвид, че човек има способността да мисли абстрактно и да възприема данни. Тези характеристики се считат за неоспорими предимства, които не са присъщи на други обекти, изучавани от генетиката.

Проучване: как е организирано?

В генетиката на човека се използват следните методи: цитогенетика, статистика, популационни изследвания, онтогенетика, генеалогия, моделиране. Двойният подход към изследванията върху хора е често срещан. Интересен метод, който предоставя много полезна информация, е дерматоглификата. В човешката генетика се използва методът на хибридизация, като материал за работа се използват соматични клетки. Подходящи са и подходи, които позволяват работа на молекулярно ниво.

В допълнение към основните се използват спомагателни техники - те са предназначени да получат допълнителна информация. Те включват използването на методи от микробиологията, биохимията, имунологията и други свързани дисциплини.

Генеалогия

Този метод на човешката генетика се основава на изучаването на черти и свойства, които се наследяват от човек на човек. За да се изучава, е необходимо да имате достъп до родословието на индивида. Този подход е разработен за първи път от Галтън и за да опрости приложението му, Джъст впоследствие предложи използването на конвенционална символика. Генеалогията включва формирането на родословие и последващ анализ на информацията.

При този метод на човешката генетика е необходимо първо да се съберат изчерпателни данни за семейството. След това информацията се записва графично с помощта на стандартни символи. Като част от аналитичното изследване на събраната база данни се преценява дали дадена черта може да се нарече фамилна и също така се определя по какъв механизъм се предава. Учените изучават генотипите на близки роднини и изчисляват рисковете от появата на анализирания признак в бъдещите поколения. Различните механизми на наследяване се характеризират с индивидуални характеристики и техните характеристики са видими при анализа на родословието.

Относно подробностите

За аналитична работа в този метод за изучаване на човешката генетика е необходимо първо да се формира представа за правилата за моногенно предаване на свойства по наследство. Менделските характери, изследвани по този начин, са дискретни, детерминирани и раздвоими. За да се оцени дискретността, е необходимо да се анализират морфологията, физиологията, биохимията, имунологията и клиничните критерии.

Особено подробна информация за систематизирането на чертите може да се намери в трудовете на Кюсик, който публикува каталог на менделските човешки черти. Генеалогията като метод на изследване е сравнима с хибридологичния метод, а разликите се обясняват със социални характеристики и човешка биология. Понастоящем този подход се използва широко в изследвания на мутации, свързано с пола наследство, а също и като част от медицинското генетично консултиране.

Двойен начин

Този метод за изследване на човешката генетика включва наличието на двойки близнаци. Обектите се изучават, учените установяват какви са приликите между тях и какви са разликите. За близнаци се считат само онези деца, които са носени и родени по едно и също време от една и съща майка. Има моно- и дизиготни форми. В първия случай изходният материал е една зигота, докато генотипите са еднакви и полът е един и същ. При две зиготи генотипите на близнаците са различни и полът може да бъде или да не е еднакъв.

Когато методът на близнаците се използва за изследване на човешката генетика, зиготността първо се открива с помощта на полисимптоматичен подход. Хората се оценяват за сходство въз основа на характеристики, за които е установено унаследяване, а влиянието на околната среда върху тях е минимално. Когато е възможно да се определи точно зиготността, индивидите се сравняват според специфична характеристика.

Конкордантна двойка се идентифицира, ако определена черта присъства и при двамата близнаци. Ако липсва при един от близнаците, те говорят за дискордантна двойка. Ако методът на близнаците се използва за изследване на човешката генетика, се взема предвид, че получената информация позволява най-точно да се оцени ролята на наследството и колко силно околната среда влияе върху корекцията на дадена черта. Учените могат да определят кои черти се наследяват и защо гените се различават по пенетрантност. Като част от изследването е възможно да се прецени колко ефективно външните фактори влияят на индивида - от лекарства до подходи към образованието.

Цитогенетика

Човешката медицинска генетика включва изследването клетъчни структурипод микроскоп. Този тип изследване се фокусира върху хромозомите. Основната задача на специалиста е да идентифицира половия хроматин и да извърши кариотипиране. Този процес е необходим за идентифициране на метафазни хромозоми.

Кариотипът е диплоиден набор от хромозоми, характерен за определен вид. Идиограмата е кариотип, записан под формата на диаграма. Кариотипирането е ефективно, ако има лимфоцити на индивида. Първо се отстраняват определен брой клетки, способни да се делят, получават се метафазни пластини и хипотоничен разтвор. Систематизацията се извършва по един от двата метода - Париж или Денвър.

Денвърската версия включва отчитане на формата и размера на хромозомата, а работата използва метода на непрекъснато оцветяване. Има седем категории хромозоми. Трудността при прилагането на подхода е, че не е лесно да се идентифицират отделни хромозоми в група.

Методът за класификация на Париж включва оцветяване на метафазни хромозоми. Всеки от тях има уникален модел, а дисковете позволяват ясно разграничаване.

Пренатална диагностика

Генетиката и човешкото здраве са тясно свързани. За да се предотврати раждането на дете, страдащо от патологични аномалии, се използва пренатална диагностика. Тази мярка се счита за основен начин за предотвратяване на наследствени заболявания. Има няколко подхода за диагностика, изборът в полза на конкретен зависи от спецификата на семейството и състоянието на бъдещата майка.

Косвен метод за изучаване на човешката генетика с основите на медицинската генетика включва изследване на бременни жени за определяне на рисковите групи. Кръвта се проверява за алфа-фетопротеин, определят се параметрите на hCG и естриол. Известно е например, че болестта на Даун често се наблюдава при повишен hCG и намален естриол. От показателите на алфа-фетопротеина може да се заключи колко висока е вероятността от патологии на невралната тръба, кожата, рискове от хромозомни заболявания.

Алтернативен вариант

В рамките на човешката генетика са разработени директни подходи към пренаталната диагностика. Те са инвазивни и не включват хирургични операции. Неинвазивно - изследване на състоянието на плода чрез ултразвук. По този начин можете да идентифицирате многоплодна бременност, някои заболявания и дефекти.

Директните инвазивни методи включват биопсия на хорионни вили, плацентобиопсия, амниоцентеза, кордоцентеза и фетоскопия. За изследване на състоянието могат да се вземат проби от кожата на плода. Материалите и пробите, получени за последваща работа, се изследват с цитогенетични и биохимични подходи и се проверяват техният молекулен състав и генетични характеристики. Резултатите се използват при консултиране на бъдещи родители по въпроси, свързани с наследствеността. Човешката генетика на етапа на пренатална диагностика ни позволява да идентифицираме риска от хромозомни заболявания и молекулярни аномалии. В допълнение, тези методи се използват за определяне на пола на нероденото дете и оценка на вероятността от малформации на плода.

Моделиране и генетика

Ако генеалогичният метод за изучаване на човешката генетика позволява да се оцени вероятността за наследяване на черти въз основа на тяхното наблюдение в предишни поколения, тогава моделирането е подход, при който наследствена изменчивостизползвани за формиране на модел на обекта. Прилагат се законите на Вавилов, които показват, че генетично близките видове и родове имат сходни серии от изменчивост, която се наследява. Филогенетично близките индивиди дават недвусмислен отговор на външни фактори, включително провокиращи мутации.

Прибягвайки до мутантни линии, характерни за животните, е възможно да се формират модели за унаследяване на редица заболявания, характерни както за животните, така и за хората. Учените получават нови методи за изучаване на начините за развитие на болестите и методите на тяхното наследяване. В момента се появяват нови подходи към диагностиката, базирани на напредъка в генетиката. Данните, получени от изследването на животни, се прилагат за хора след внасяне на определени корекции.

Биохимия и статистика

Онтогенетичният метод, подходящ за изучаване на човешката генетика, включва изучаване с помощта на биохимични подходи за идентифициране на метаболитни проблеми и неуспехи, индивидуални за конкретен обект, ако те се обясняват с мутация. Междинните продукти на метаболитните реакции могат да се наблюдават в тялото на обект и тяхното идентифициране в органични течности е станало широко използвано в подходите за диагностициране на патологични състояния.

Статистиката и изследването на популацията е подход в съвременната генетика, който включва изследване на генетичния състав на популацията. След като се събере достатъчно голяма база данни, е възможно да се прецени колко висок е шансът индивид с даден фенотип да се появи в групата от изследвани хора. Можете да изчислите честотата на генните алели и генотипове.

Друг подход, който е приложим днес, е молекулярната генетика. Това е същото генно инженерство, за което мнозина са чували, въпреки че не всеки може да си представи каква е същността на работата на учените. Инженерството се състои от изолиране на гени и създаване на техни клонинги, образуване на рекомбинантни молекули и поставянето им в жива клетка. За репликация се използват шаблони, получени чрез синтезиране на нови вериги на нуклеинова киселина. Молекулярната генетика активно използва подхода за секвениране и някои други високотехнологични методи.

Генетика и човешки характеристики

Наследствеността се осигурява от наличието на гени, чиито носители са хромозоми. Обектът получава набор от гени от майка си и баща си. Между поколенията предаването се осъществява чрез зародишни клетки. В тялото генът се представя два пъти, предаван от майката и бащата. Гените могат да бъдат еднакви или различни. В първия случай те говорят за хомозиготност, във втория - хетерозиготност. Вероятността за първия вариант е изключително ниска, тъй като има твърде много гени. В зависимост от наличността обща линияпредци, шансът за хомозиготност е по-висок, тъй като бащата и майката предават идентични гени на детето. На практика това не се случва често поради институцията на брачните отношения и действащите закони. Филологическата основа на уникалността на индивида, неговата уникалност се обяснява с разнообразието на генетичния набор във всеки конкретен случай.

Популационната човешка генетика е един от най-важните клонове на науката. Човешката популация е значително различна от другите видове, тъй като е продукт на историята, естествения подбор и развитието на обществото. Генетичното възпроизводство е както биологичен, така и социален процес, свързан с демографията и неотделим от нея и възпроизводството на населението. Трансферът на данни между поколенията и разпределението на генетичните набори, миграцията и взаимните връзки със заобикалящата човека среда осигуряват движението на генетичен материал. Безопасно е да се каже, че генетиката и демографията са тясно свързани аспекти; Популационната генетика всъщност е демографска генетика и учените, занимаващи се с нея, изучават резултатите от процесите, присъщи на демографията.

Нюанси и характеристики

Дългосрочното изследване на генетиката и демографските промени ни позволява уверено да заключим, че генофондът е постоянен във времето, въпреки че е представен във всяко конкретно поколение от изобилие от уникални генотипове. Постоянството се осигурява от раждаемостта и смъртността и движението на носителите на генетична информация. Популационният генофонд може да се променя, тъй като различни носители на материал участват в процеса на възпроизводство с различна степен на активност. Тази характеристика е елемент от естествения подбор, под влиянието на който структурата на генофонда се променя и общността е по-съобразена с условията на средата, в която човек живее.

В човешката популация промените в генофонда се дължат до известна степен на мутации, генетичен дрейф и миграция. Естествените мутации са процес, чиято скорост се счита за съответстваща на нормалните промени в генофонда. Генотипите, формирани в такъв процес, могат да бъдат напълно нови, преди необичайни за общността. Редовната генна миграция изглажда различията между популациите, което води до загуба на оригиналност и уникалност, което се обяснява с местната специфика на околната среда.

Генната миграция се причинява от миграцията на носители на генетичен материал. В момента няма начин еднозначно да се оцени и опише ролята на миграцията в развитието на човечеството. Редица последици от миграцията са очевидни, по-голямата част от световното население е продукт на смесено население.

Стабилност и прогрес

Шансът да няма мутации, миграции или генетична селекция е изключително малък, но дори и да си представим, че това е възможно, възможността за промяна на генофонда остава. Това се обяснява с генетичния дрейф, тоест процеса на генетична корекция на популационно ниво. По-специално, малък размер на популацията може да доведе до дрейф. По правило дрейфът е характерен за ендогамните общества, чиято отличителна черта е малък брой носители на генотипове, докато потенциалното разнообразие от набори от характеристики е изключително голямо.

Малкият размер на популацията позволява само малък процент от възможните набори от характеристики да бъдат реализирани във всяко ново поколение. Следователно генофондът на всяко ново поколение се явява като продукт на случаен подбор на определен брой гени, предавани от родителите.

В рамките на демографската генетика генетичният дрейф се счита за независим от околната среда процес. Чрез изучаване на малки човешки популации може да се види как нивото на развитие на културата, обществото и икономиката влияе върху размера на населението и как това се отразява на естеството на взаимодействието с околната среда. Генетичният дрейф, обусловен от броя на хората в едно общество, зависи от спецификата на обществото и средата, в която то съществува.

Урок за изучаване на нов материална тема „Методи за изследване на генетиката на човека. Наследствени болести на човека"(с помощта на презентация)

Учител по биология Елена Федоровна Колбасина

Общинска образователна институция Средно училище № 3, Южноуралск

Цел : Разгледайте характеристиките на изучаването на човешката генетика, развийте знания за основните методи за изучаването й; запознават се с методиката за съставяне и анализ на родословия

Разширете и задълбочете знанията си по генетика, като използвате информация, която не е в учебника и е необходима в живота.

Определяне на видовете наследство, решаване на задачи по законите на генетиката

Самостоятелно търсене на нова информация с помощта на интернет ресурси и допълнителна литература.

Анализирайте информацията, обобщавайте и сравнявайте различни източници, интегрирайте знанията

Оборудване : презентация „Методи за изследване на генетиката на човека. Наследствени болести на човека."

Напредък на урока:

аз Използване на изучаване на нов материал електронно представяне(обяснение на учителя, слайдове 1-11)

Хората имат повече от 2000 наследствени заболявания. Законите на Мендел важат за хората. При изучаването на човешката генетика обаче възникват определени трудности поради:

Невъзможността за използване на експериментално кръстосване;

Рядка смяна на поколенията;

Малко потомство;

Късен пубертет.

Голям брой хромозоми

Слабо изследване на хромозомите

Ето защо се използват редица методи за изследване на човешката генетика:

1. Цитогенетичен методоснована при макроскопско изследване на кариотипа. ЗАn се свежда до изследване на структурата и броя на хромозомите; откриване на хромозомни аберации; съставяне на генетични карти на хромозомите.

Използвайки цитогенетичния метод, е идентифицирана група от заболявания, свързани или с промени в броя на хромозомите, или с промени в тяхната структура. Такива заболявания се наричатхромозомна . Най-често хромозомните заболявания са резултат от мутации, които се появяват в зародишните клетки на един от родителите по време на мейозата.

Хромозомните заболявания включват един вид левкемия, синдром на Даун и други.

Левкемия (левкемия) е форма на рак на кръвта, при която има бързо нарастване на броя на незрелите бели кръвни клетки (левкоцити). Те се размножават бързо и хаотично, образувайки само некомпетентни клетки, което води до отслабване на защитните свойства на организма. Причината за левкемия е загубата на част (делеция) от 21-вата хромозома.

Синдромът на Даун е едно от най-често срещаните хромозомни заболявания. Развива се в резултат на тризомия на хромозома 21 (кариотип - 47). Честотата на този синдром сред новородените е 1: 700-800, еднакво често се наблюдава и при двата пола. Заболяването се диагностицира лесно, тъй като има редица характерни особености: закръглена глава със сплескана тилна част, полегато и тясно чело, тесни палпебрални фисури с наклонена цепка, типична гънка на горния клепач (епикантус), плосък и широк мост на носа, постоянно отворена уста. Всички пациенти с този синдром се характеризират с умствена изостаналост и в приблизително 50% от случаите различни сърдечни дефекти.Надеждно е установено, че децата със синдром на Даун по-често се раждат от възрастни родители. Ако възрастта на майката е 35-46 години, тогава вероятността да има болно дете се увеличава до 4,1%.

2. Резултатът от изследването е определянето на нарушения в състава на кръвта, амниотичната течност и др.;ни позволява да определим ролята на генотипа и околната среда в проявата на чертите.

Има едно- и двуяйчни близнаци. Монозиготните (еднояйчни) близнаци се развиват от едно оплодено яйце. Монозиготните близнаци имат абсолютно същия генотип, но могат да се различават по фенотип поради влиянието на факторите на околната среда. Дизиготните (разнояйчни) близнаци се развиват след оплождане от сперма на няколко едновременно узрели яйцеклетки. Такива близнаци имат различни генотипове и техните фенотипни различия се определят както от генотипа, така и от факторите на околната среда.

Монозиготните близнаци имат висока степен на сходство в характеристиките, които се определят главно от генотипа. Например, те винаги са от един и същи пол, имат едни и същи кръвни групи според различни системи (ABO, Rh и т.н.), един и същ цвят на очите, един и същи тип дерматоглифни шарки по пръстите и дланите и т.н. Разликите при такива близнаци се обясняват с влиянието на външната среда върху тях, под което се разбират не само физически фактори, но и социални условия.

3. Биохимични методи.IN последните годиниДоказано е, че много наследствени патологични състояния при хората са свързани с метаболитни нарушения. Известни са аномалии на въглехидратния, аминокиселинния, липидния и други видове метаболизъм.

4. Генеалогичен методизследването на човешката генетика есъставяне и анализ на родословия с цел установяване на:

дали тази черта е наследствена или не;

тип унаследяване на черта или заболяване;

вероятността за наследяване на черта в продължение на поредица от поколения.

С помощта на генеалогичния метод се установява наследството индивидуални характеристикина човек: черти на лицето, ръст, кръвна група, умствен и умствен състав, както и някои заболявания в редица последователни поколения по бащина и майчина линия.

В зависимост от местоположението и свойствата на гена, който определя развитието на изследваната черта, се разграничават няколко вида унаследяване: автозомно (когато генът е разположен в една от 22 двойки автозоми - неполови хромозоми) и свързано с пола . Има автозомно-доминантни и автозомно-рецесивни типове наследяване: при автозомно-доминантно наследяване чертата обикновено се появява във всяко поколение;п При автозомно-рецесивно унаследяване, чертата не се появява във всяко поколение; Освен това се прави разлика между X-свързани и Y-свързани (холандрични) типове наследяване, когато генът е разположен съответно на X или Y хромозомата.

Генеалогията като наука за генеалогията има своя специална терминология. За съставяне на родословни дървета се използва определена символика (G. Euston, 1931) (вижте слайд 5).

Известно е, че синът на последния руски цар Николай II, царевич Алексей, е страдал от хемофилия. Тъй като това заболяване се проявява в няколко поколения потомци кралица на АнглияВиктория, хемофилията се нарича "кралската" болест.

Помислете за фрагмент от генеалогията на кралица Виктория (Алис от Хесен е нейната дъщеря). Колко души имат заболяването? Защо се появява само при мъжете? Какъв е типът на наследяване на това заболяване?

II. Лабораторна работа «Генеалогичен метод за изследване на човешката генетика"

От детството детето чува разговори около себе си за някои наследствени характеристики и наклонности, наследени от едно от по-старите поколения на семейството. Справедливи ли са присъдите на близките? Освен това създаването на родословие е не само интересна дейност. Родословието може да се превърне в ценен медицински документ за вас и вашите потомци, ако трябва да потърсите медико-генетична консултация. Затова следващата част от урока е посветена на лабораторната работа.

(Ако е необходимо, работата се извършва у дома или първата задача - събиране на информация за проявата на всички или част от признаците, посочени в таблицата, във всички роднини по права линия - се извършва предварително)

Етапи на генеалогичен анализ:

1) събиране на данни за всички роднини на субекта (история);

2) изграждане на родословие;

3) анализ на родословието (установяване на вида на наследството) и заключения.

За изграждане на родословиясе прилагат конвенции. При съставянето на родословие трябва да се спазват следните правила:

родословието започва да се изгражда с пробанда;
всяко поколение е номерирано с римски цифри отляво (означенията P, F са приемливи 1, F 2 и т.н.)
символи, указващи индивиди от едно и също поколение, са разположени на хоризонтална линия.

Установяване на вида на наследството. За тази цел принципите на генетичния анализ и различни статистически методиобработка на данни от много родословия.

Автозомно-доминантен тип наследяване

1) чертата се появява във всяко поколение;

2) дете има чертата от родители, които притежават чертата;

4) проявлението на чертата се наблюдава вертикално и хоризонтално;

5) вероятността за наследяване е 100% (ако поне един родител е хомозиготен), 75% (ако и двамата родители са хетерозиготни) и 50% (ако „единият родител е хетерозиготен“).

Автозомно рецесивен начин на наследяванехарактеризиращ се със следните характеристики:

2) дете (хомозиготно), родено от родители (хетерозиготи), които не притежават тази черта, има чертата;

3) чертата се притежава еднакво от мъжете и жените;

4) проявлението на чертата се наблюдава хоризонтално;

5) вероятността за наследяване е 25% (ако и двамата родители са хетерозиготни), 50% (ако единият родител е хетерозиготен, а другият е хомозиготен за рецесивен признак) и 100% (ако и двамата родители са рецесивни хомозиготи).

Х-свързан рецесивен начин на унаследяванехарактеризиращ се със следните характеристики:

1) чертата не се появява във всяко поколение;

2) дете, родено от родители, които не притежават тази характеристика, притежава чертата;

3) чертата се притежава предимно от мъже;

4) проявата на симптома (заболяването) се наблюдава предимно хоризонтално;

5) вероятността за наследяване е 25% от всички деца, включително 50% от момчетата;

6) здравите мъже не предават болести. Така се унаследяват при хората хемофилия, цветна слепота, умствена изостаналост с крехка Х хромозома, мускулна дистрофия на Дюшен, синдром на Леш-Найхан и др.

X - свързан доминантен тип наследствоподобно на автозомно доминантно, с изключение на това, че човек предава тази черта само на дъщерите си (синовете получават Y хромозома от баща си). Пример за такова заболяване е специална форма на рахит, която е устойчива на лечение с витамин D.

Холандски тип наследствохарактеризиращ се със следните характеристики:

1) белегът се проявява във всички поколения;

2) само мъжете имат чертата;

3) за баща, който е собственик на черта, всички синове имат тази черта;

4) вероятността за наследство при момчетата е 100%.

Така хората наследяват някои форми на ихтиоза, окосмяване на външните слухови проходи и средните фаланги на пръстите на ръцете, някои форми на синдактилия (мрежа между пръстите на краката) и др.

Наследствени заболявания на човека.(Презентация. Слайдове 12-24)

Какви са причините за тези нещастия? Причините са наследственост. Мутациите се натрупват в човешката популация. Съществува понятието „генетично натоварване“ на човешките популации. Всяка година в света се раждат 5 милиона. деца с тежки вродени дефекти в развитието. Наследствените аномалии могат да бъдат проследени през много поколения и дори векове.

(Слайдовете са подготвени чрез учене у дома с помощта на интернет ресурси и допълнителна литература)

Профилактика и лечение на наследствени заболявания.

Свежда се до медицинско и генетично консултиране, до намаляване на замърсяването на околната среда, диетотерапия и заместителна терапия. Хирургичните методи се използват при някои заболявания (цепнатина на устната). Нежелателност на родствените бракове (братове между братовчеди). Кръвнородствените бракове са особено нежелателни, когато има възможност съпрузите да са хетерозиготни за един и същ рецесивен вреден ген. Трябва да знаете, че пушенето и особено пиенето на алкохол от майката или бащата на нероденото дете рязко увеличава вероятността от раждане на бебе със сериозни заболявания (Слайдове 25-26).

Домашна работа: подгответе се за конференция по тази тема.

Помислете: според учените мистерията на гениалността се крие в редките наследствени заболявания, които са уникални „катализатори“ на необикновени способности. Възможно ли е да се съгласим с мнението на учените? (Използвайки допълнителна литература, Интернет ресурси, дайте доказателства за или против)

Използвани източници:

Медицинска генетика: Учебник / Н.П.Бочков, А.Ю.Асанов, Н.А.Жученко и др.; Изд. Н.П.Бочкова. – 2-ро изд., изтрито. – М.: Издателски център „Академия”, 2003. – 192 с.
Наследствени синдроми и медико-генетично консултиране. S.I. Козлова, . Е. Семанова и др. Ленинград, "Медицина", 1987 г
http://home-edu.ru/pages/shpit/rodoslovnaja/zanitie-1/zanitie-1.htm
http://bio.1september.ru/article.php?ID=200200202
http://baby.geiha.ru/data1/11.htm

- -

Преглед:

За да използвате визуализации на презентации, създайте акаунт в Google и влезте:

За генетични изследвания човек е неудобен обект, тъй като при хората: експерименталното кръстосване е невъзможно; голям брой хромозоми; пубертетът настъпва късно; малък брой потомци във всяко семейство; невъзможно е да се изравнят условията на живот за потомството.

В човешката генетика се използват редица изследователски методи.

Генеалогичен метод

Използването на този метод е възможно, когато са известни преки роднини - предците на собственика на наследствената черта ( пробанд) по майчина и бащина линия в няколко поколения или низходящите на пробанда също в няколко поколения. При съставянето на родословия в генетиката се използва определена система за означение. След съставянето на родословието, то се анализира, за да се установи естеството на унаследяване на изследваната черта.

Конвенции, приети при съставянето на родословия:
1 - човек; 2 - жена; 3 — полът е неизвестен; 4 - собственик на изследваната черта; 5 - хетерозиготен носител на изследвания рецесивен ген; 6 - брак; 7 - брак на мъж с две жени; 8 - кръвно-родствен брак; 9 - родители, деца и техния ред на раждане; 10 - двуяйчни близнаци; 11 - монозиготни близнаци.

Благодарение на генеалогичния метод са определени видовете унаследяване на много признаци при хората. По този начин автозомно-доминантният тип наследява полидактилия (увеличен брой пръсти), способността за извиване на езика в тръба, брахидактилия (къси пръсти поради липсата на две фаланги на пръстите), лунички, ранна плешивост, слети пръсти, цепнатина устна, цепнато небце, катаракта на очите, чупливост на костите и много други. Албинизъм, червена коса, чувствителност към полиомиелит, захарен диабет, вродена глухота и други черти се наследяват като автозомно рецесивно.

Доминантната черта е способността езикът да се навива в тръба (1), а рецесивният й алел е липсата на тази способност (2).
3 - родословие за полидактилия (автозомно доминантно унаследяване).

Редица признаци се унаследяват по полов път: Х-свързано унаследяване - хемофилия, цветна слепота; Y-свързани - хипертрихоза на ръба на ушната мида, ципести пръсти. Има редица гени, локализирани в хомоложни региони на X и Y хромозомите, например обща далтонизъм.

Използването на генеалогичния метод показа, че при свързан брак, в сравнение с несвързан брак, вероятността от деформации, мъртвородени и ранна смъртност в потомството се увеличава значително. При родствени бракове рецесивните гени често стават хомозиготни, което води до развитие на определени аномалии. Пример за това е унаследяването на хемофилията в кралските домове на Европа.

- хемофилик; - жена носител.

Двойен метод

1 - монозиготни близнаци; 2 - двуяйчни близнаци.

Близнаците са деца, родени по едно и също време. Случват се монозиготни(идентичен) и двуяйчен(братски).

Монозиготните близнаци се развиват от една зигота (1), която на етапа на разцепване се разделя на две (или повече) части. Следователно такива близнаци са генетично идентични и винаги от един и същи пол. Монозиготните близнаци се характеризират с висока степен на сходство ( съгласуваност) по много причини.

Дизиготните близнаци се развиват от две или повече яйцеклетки, които са били едновременно овулирани и оплодени от различни сперматозоиди (2). Следователно те имат различни генотипове и могат да бъдат както от един, така и от различен пол. За разлика от монозиготните близнаци, двуяйчните близнаци се характеризират с дискордантност - несходство в много отношения. Данните за съгласуваност на близнаци за някои характеристики са показани в таблицата.

Знаци	Съответствие, %
Знаци	Монозиготни близнаци	Двуяйчни близнаци
нормално
Кръвна група (AB0)	100	46
Цвят на очите	99,5	28
Цвят на косата	97	23
Патологични
Плоскостъпие	32	3
"заешка устна"	33	5
Бронхиална астма	19	4,8
морбили	98	94
Туберкулоза	37	15
епилепсия	67	3
Шизофрения	70	13

Както се вижда от таблицата, степента на съгласуваност на монозиготните близнаци за всички горепосочени характеристики е значително по-висока от тази на двуяйчните близнаци, но не е абсолютна. По правило дискордантът при монозиготните близнаци възниква в резултат на нарушения във вътрематочното развитие на един от тях или под въздействието на външната среда, ако е различна.

Благодарение на двойния метод се определя наследствената предразположеност на човек към редица заболявания: шизофрения, епилепсия, захарен диабет и други.

Наблюденията на монозиготни близнаци дават материал за изясняване на ролята на наследствеността и околната среда в развитието на чертите. И под външна средаразбират не само физическите фактори на околната среда, но и социалните условия.

Цитогенетичен метод

Въз основа на изследване на човешки хромозоми в нормални и патологични състояния. Обикновено човешкият кариотип включва 46 хромозоми - 22 двойки автозоми и две полови хромозоми. Използването на този метод позволи да се идентифицира група от заболявания, свързани или с промени в броя на хромозомите, или с промени в тяхната структура. Такива заболявания се наричат хромозомна.

Материал за кариотипен анализ най-често са кръвни лимфоцити. При възрастни се взема кръв от вена, а при новородени - от пръст, ушна мида или пета. Лимфоцитите се култивират в специална хранителна среда, която по-специално съдържа добавени вещества, които „принуждават“ лимфоцитите да се делят интензивно чрез митоза. След известно време към клетъчната култура се добавя колхицин. Колхицин спира митозата на ниво метафаза. По време на метафазата хромозомите са най-кондензирани. След това клетките се прехвърлят върху предметни стъкла, изсушават се и се оцветяват с различни багрила. Оцветяването може да бъде а) рутинно (хромозомите се оцветяват равномерно), б) диференциално (хромозомите придобиват напречни ивици, като всяка хромозома има индивидуален модел). Рутинното оцветяване позволява да се идентифицират геномни мутации, да се определи груповата принадлежност на хромозомата и да се установи в коя група се е променил броят на хромозомите. Диференциалното оцветяване ви позволява да идентифицирате хромозомни мутации, да определите хромозомата до нейния номер и да разберете вида на хромозомната мутация.

В случаите, когато е необходимо да се направи кариотипен анализ на плода, за култивиране се вземат клетки от амниотичната (амниотичната течност) течност - смес от фибробластоподобни и епителни клетки.

Хромозомните заболявания включват: синдром на Клайнфелтер, синдром на Търнър-Шерешевски, синдром на Даун, синдром на Патау, синдром на Едуардс и други.

Пациентите със синдром на Клайнфелтер (47, XXY) винаги са мъже. Те се характеризират с недоразвитие на половите жлези, дегенерация на семенните каналчета, често умствена изостаналост, висок (поради непропорционално дългите крака).

Синдром на Turner-Shereshevsky (45, X0) се наблюдава при жени. Проявява се в забавен пубертет, недоразвитие на половите жлези, аменорея (липса на менструация) и безплодие. Жените със синдром на Търнър-Шерешевски са ниски, тялото им е непропорционално - горната част на тялото е по-развита, раменете са широки, тазът е тесен - долните крайници са скъсени, шията е къса с гънки, „монголоидът“ ” форма на очите и редица други признаци.

Синдромът на Даун е едно от най-често срещаните хромозомни заболявания. Развива се в резултат на тризомия на хромозома 21 (47; 21, 21, 21). Заболяването се диагностицира лесно, тъй като има редица характерни признаци: скъсени крайници, малък череп, плосък широк нос, тесни палпебрални пукнатини с наклонен разрез, наличие на гънка в горния клепач, умствена изостаналост. Често се наблюдават и нарушения в структурата на вътрешните органи.

Хромозомните заболявания също възникват в резултат на промени в самите хромозоми. Да, изтриване r-рамото на автозома № 5 води до развитие на синдрома на "котешкия плач". При деца с този синдром структурата на ларинкса е нарушена и в ранна детска възраст те имат особен "мяукащ" тембър на гласа. Освен това има изоставане в психомоторното развитие и деменция.

Най-често хромозомните заболявания са резултат от мутации, настъпили в зародишните клетки на един от родителите.

Биохимичен метод

Позволява ви да откриете метаболитни нарушения, причинени от промени в гените и, като следствие, промени в активността на различни ензими. Наследствените метаболитни болести се делят на болести на въглехидратния метаболизъм (захарен диабет), на метаболизма на аминокиселините, липидите, минералите и др.

Фенилкетонурия е заболяване на метаболизма на аминокиселините. Превръщането на основната аминокиселина фенилаланин в тирозин е блокирано, докато фенилаланинът се превръща във фенилпирогроздена киселина, която се екскретира в урината. Заболяването води до бързо развитие на деменция при децата. Ранната диагностика и диета могат да спрат развитието на болестта.

Популационен статистически метод

Това е метод за изследване на разпределението на наследствените признаци (наследствени заболявания) в популациите. Важен момент при използването на този метод е статистическа обработкаполучени данни. Под населениеразбират колекция от индивиди от един и същи вид, дълго времеживеещи на определена територия, свободно кръстосване помежду си, имащи общ произход, определена генетична структура и в една или друга степен изолирани от други такива популации на индивиди от даден вид. Популацията е не само форма на съществуване на вид, но и единица на еволюцията, тъй като микроеволюционните процеси, които завършват с формирането на вида, се основават на генетични трансформации в популациите.

Специален клон на генетиката се занимава с изучаването на генетичната структура на популациите - популационна генетика. При хората се разграничават три типа популации: 1) панмиктични, 2) деми, 3) изолати, които се различават един от друг по численост, честота на вътрешногрупови бракове, дял на имигрантите и прираст на населението. Населението на голям град съответства на панмиктично население. Генетичните характеристики на всяка популация включват следните показатели: 1) генофонд(съвкупността от генотипове на всички индивиди в популацията), 2) генни честоти, 3) генотипни честоти, 4) фенотипни честоти, брачна система, 5) фактори, променящи генните честоти.

За да се определи честотата на поява на определени гени и генотипове, се използва Закон на Харди-Вайнберг.

Закон на Харди-Вайнберг

В идеална популация от поколение на поколение се поддържа строго определено съотношение на честотите на доминантните и рецесивните гени (1), както и съотношението на честотите на генотипните класове индивиди (2).

стр + р = 1, (1)
r 2 + 2pq + р 2 = 1, (2)

Къде стр— честота на поява на доминантния ген А; р— честота на поява на рецесивния ген a; r 2 - честота на поява на хомозиготи за доминиращата АА; 2 pq— честота на поява на хетерозиготи Аа; р 2 - честота на поява на хомозиготи за рецесивния аа.

Идеалната популация е достатъчно голяма, панмиктична (панмиксия - свободно кръстосване) популация, в която няма процес на мутация, естествен подбори други фактори, които нарушават баланса на гените. Ясно е, че в природата не съществуват идеални популации; в реалните популации се използва законът на Харди-Вайнберг с поправки.

По-специално законът на Харди-Вайнберг се използва за приблизително определяне на броя на носителите на рецесивни гени за наследствени заболявания. Например, известно е, че фенилкетонурия се среща с честота 1:10 000 в тази популация. Фенилкетонурия се наследява по автозомно-рецесивен начин, следователно пациентите с фенилкетонурия имат генотип aa, т.е. р 2 = 0,0001. От тук: р = 0,01; стр= 1 - 0,01 = 0,99. Носителите на рецесивен ген имат генотип Аа, т.е. те са хетерозиготи. Честота на поява на хетерозиготи (2 pq) е 2 · 0,99 · 0,01 ≈ 0,02. Заключение: в тази популация около 2% от населението са носители на гена за фенилкетонурия. В същото време можете да изчислите честотата на поява на хомозиготи по доминиращ (AA): стр 2 = 0,992, малко под 98%.

Промяната в баланса на генотипове и алели в панмиктична популация възниква под въздействието на постоянно действащи фактори, които включват: процес на мутация, популационни вълни, изолация, естествен подбор, генетичен дрейф, емиграция, имиграция, инбридинг. Благодарение на тези явления възниква елементарен еволюционен феномен - промяна в генетичния състав на популацията, която е начален етаппроцес на видообразуване.

Човешката генетика е един от най-бързо развиващите се клонове на науката. Тя е теоретична основамедицина, разкрива биологичната основа на наследствените заболявания. Познаването на генетичната природа на заболяванията ви позволява да поставите точна диагноза навреме и да проведете необходимото лечение.

Отидете на лекции No21"Променливост"