Шпаргалки по "Генетике"

 

генетика генеалогический  цитогенетический биохимический

Биохимический метод

Наследственные заболевания, которые обусловлены генными  мутациями, изменяющими структуру  или скорость синтеза белков, обычно сопровождаются нарушением углеводного, белкового, липидного и других типов обмена веществ. Наследственные дефекты обмена можно диагностировать посредством определения структуры измененного белка или его количества, выявления дефектных ферментов или обнаружения промежуточных продуктов обмена веществ во внеклеточных жидкостях организма (крови, моче, поте и т.д.). Например, анализ аминокислотных последовательностей мутационно измененных белковых цепей гемоглобина позволил выявить несколько наследственных дефектов, лежащих в основе ряда заболеваний, - гемоглобинозов. Так, при серповидно-клеточной анемии у человека аномальный гемоглобин вследствие мутации отличается от нормального заменой только одной аминокислоты (глутаминовой кислоты на валин).

В практике здравоохранения  кроме выявления гомозиготных носителей мутантных генов существуют методы выявления гетерозиготных носителей некоторых рецессивных генов, что особенно важно при медико-генетическом консультировании. Так, у фенотипически нормальных гетерозигот по фенилкетонурии (рецессивный мутантный ген; у гомозигот нарушается обмен аминокислоты фенилаланина, что приводит к умственной отсталости) после приема фенилаланина обнаруживается повышенное его содержание в крови. При гемофилии гетерозиготное носительство мутантного гена может быть установлено с помощью определения активности фермента, измененного в результате мутации.

Вывод

 

Законы Менделя применимы  к человеку. Однако при изучении генетики человека возникают определенные трудности, вызванные:

 

– невозможностью применения основного генетического метода контрольных скрещиваний;

 – редкой сменой  поколений;

 – малочисленным  потомством;

 – большим числом  хромосом;

 – поздним половым  созреванием. 

 

С другой стороны, строение и физиология человека изучены гораздо  полнее, чем у растений и животных; изучены многие наследственные болезни.

 

53)

Генеалогический метод

 

Генеалогический метод  заключается в анализе родословных  и позволяет определить тип наследования (доминантный

 

рецессивный, аутосомный или сцепленный с полом) признака, а также его моногенность или полигенность. На основе полученных сведений прогнозируют вероятность проявления изучаемого признака в потомстве, что имеет большое значение для предупреждения наследственных заболеваний.

 

При аутосомном наследовании признак характеризуется равной вероятностью проявления у лиц обоих полов. Различают аутосомно-доминантное и аутосомно-рецессивное наследование.

 

При аутосомно-доминантном  наследовании доминантный аллель реализуется  в признак как в гомозиготном, так и в гетерозиготном состоянии. При наличии хотя бы у одного родителя доминантного признака последний с разной вероятностью проявляется во всех последующих поколениях. Однако для доминантных мутаций характерна низкая пенетрантность. В ряде случаев это создает определенные трудности для определения типа наследования.

 

При аутосомно-рецессивном  наследовании рецессивный аллель реализуется  в признак в гомозиготном состоянии. Рецессивные заболевания у детей  встречаются чаще при браках между  фенотипически нормальными гетерозиготными  родителями. У гетерозиготных родителей (Аа х Аа) вероятность рождения больных детей (аа) составит 25%, такой же процент (25%) буду здоровы (АА), остальные 50% (Аа) будут также здоровы, но окажутся гетерозиготными носителями рецессивного аллеля. В родословной при аутосомно-рецессивном наследовании заболевание может проявляться через одно или несколько поколений.

 

Интересно отметить, что  частота появления рецессивного потомства значительно повышается при близкородственных браках, так  как концентрация гетерозиготного  носительства у родственников значительно превышает таковую в общей массе населения.

 

Сцепленное с полом , наследование характеризуется, как  правило, неравной частотой встречаемости  признака у индивидуумов разного  пола и зависит от локализации  соответствующего гена в Х- или Y-хромосоме. В X- и Y-хромосомах человека имеются гомологичные участки, содержащие парные гены. Гены, локализованные в гомологичных участках, наследуются так же, как и любые другие гены, расположенные в аутосомах. По-видимому, негомологичные гены имеются и в Y-хромосоме. Они передаются от отца к сыну и проявляются только у мужчин (голандрический тип наследования) .

 

У человека в Y-хромосоме  находится ген, обусловливающий  дифференцировку пола. В Х-хромосоме  имеется два негомологичных участка, содержащих около 150 генов, которым нет аллельных в Y-хромосоме. Поэтому вероятность проявления рецессивного аллеля у мальчиков более высока, чем у девочек. По генам, локализованным в половых хромосомах, женщина может быть гомозиготной или гетерозиготной. Мужчина, имеющий только одну Х-хромосому, будет гемизиготным по генам, которым нет аллелей в Y-хромосоме.

 

Наследование, сцепленное с Х-хромосомой, может быть доминантным  и рецессивным ( чаще рецессивным). Рассмотрим Х - сцепленное рецеcсивное наследование на примере такого заболевания xеловека, как гемофилия ( нарушение свертывания крови). Известный всему типу пример: носитель гемофилии королева Виктория была гетерозиготной и передала мутантный ген сыну Леопольду и двум дочерям. Эта болезнь проникла в ряд королевских домов Европы и попала в Россию.

 

Цитогенетический метод 

 

Цитогенетический метод  используют для изучения нормального  кариотипа человека, а также при  диагностике наследственных заболеваний, связанных с геномными и хромосомными мутациями.

 

Кроме того, этот метод применяют при исследовании мутагенного действия различных химических веществ, пестицидов, инсектицидов, лекарственных препаратов и др.

 

В период деления клеток на стадии метафазы хромосомы имеют  более четкую структуру и доступны для изучения. Диплоидный набор человека состоит из 46 хромосом:

 

22 пар аутосом и  одной пары половых хромосом (XX — у женщин, XY — у мужчин). Обычно  исследуют лейкоциты периферической  крови человека, которые помещают  в специальную питательную среду,  где они делятся. Затем готовят препараты и анализируют число и строение хромосом. Разработка специальных методов окраски значительно упростила распознавание всех хромосом человека, а в совокупности с генеалогическим методом и методами клеточной и генной инженерии дала возможность соотносить гены с конкретными участками хромосом. Комплексное применение этих методов лежит в основе составления карт хромосом человека.

 

Цитологический контроль необходим для диагностики хромо- сомных болезней, связанных с ансуплоидией и хромосомными мутациями. Наиболее часто встречаются болезнь Дауна(трисомия по 21-й хромосоме), синдром Клайнфелтера (47 XXY), синдром Шершевского — Тернера (45 ХО) и др. Потеря участка одной из гомологичных хромосом 21-й пары приводит к заболеванию крови — хроническому миелолейкозу.

 

При цитологических исследованиях  интерфазных ядер со- матических клеток можно обнаружить так называемое тельце Барри, или половой хроматин. Оказалось, что половой хроматин в норме есть у женщин и отсутствует  у мужчин. Он представляет собой  результат гетерохроматизации одной из двух Х-хромосом у женщин. Зная эту особенность, можно идентифицировать половую принадлежность и выявлять аномальное количество Х-хромосом.

 

Выявление многих наследствен- ных заболеваний возможно еще  до рождения ребенка. Метод пренатальной диагностики заключается в получении околоплодной жидкости, где находятся клетки плода, и в последующем биохимическом и цитологическом определении возможных наследственных аномалий. Это позволяет поставить диагноз на ранних сроках беременности и принять решение о се продолжении или прерывании.

 

54)

 

Близнецовый метод

Близнецы - это два  и более ребенка, зачатые и  рожденные одной матерью почти  одновременно. Термин "близнецы" используется по отношению к человеку и тем млекопитающим, у которых  в норме рождается один ребенок (детеныш). Различают однояйцевых и разнояйцевых близнецов.

 

Однояйцевые (монозиготные, идентичные) близнецы возникают на самых ранних стадиях дробления  зиготы, когда два или четыре бластомера сохраняют способность при обособлении развиться в полноценный организм. Поскольку зигота делится митозом, генотипы однояйцевых близнецов, по крайней мере, исходно, совершенно идентичны. Однояйцевые близнецы всегда одного пола, в период внутриутробного развития у них одна плацента.

 

Разнояйцевые (дизиготные, неидентичные) близнецы возникают иначе - при оплодотворении двух или нескольких одновременно созревших яйцеклеток. Таким образом, они имеют около 50% общих генов. Другими словами, они подобны обычным братьям и сестрам по своей генетической конституции и могут быть как однополыми, так и разнополыми.

 

Таким образом, сходство между однояйцевыми близнецами определяется и одинаковыми генотипами, и одинаковыми  условиями внутриутробного развития. Сходство между разнояйцевыми близнецами определяется только одинаковыми условиями внутриутробного развития.

 

Частота рождения близнецов  в относительных цифрах невелика и составляет около 1%, из них 1/3 приходится на монозиготных близнецов. Однако в  пересчете на общую численность  населения Земли в мире проживает свыше 30 млн. разнояйцевых и 15 млн. однояйцевых близнецов.

 

Для исследований на близнецах  очень важно установить достоверность  зиготности. Наиболее точно зиготность устанавливают с помощью реципрокной  трансплантации небольших участков кожи. У дизиготных близнецов трансплантаты всегда отторгаются, тогда как у монозиготных близнецов пересаженные кусочки кожи успешно приживаются. Так же успешно и длительно функционируют трансплантированные почки, пересаженные от одного из монозиготных близнецов другому.

 

При сравнении однояйцевых  и разнояйцевых близнецов, воспитанных  в одной и той же среде, можно  сделать заключение о роли генов  в развитии признаков. Условия послеутробного развития для каждого из близнецов  могут оказаться разными. Например, монозиготные близнецы были разлучены через несколько дней после рождения и воспитывались в разных условиях. Сравнение их через 20 лет по многим внешним признакам (рост, объем головы, число бороздок на отпечатках пальцев и т. д.) выявило лишь незначительные различия. В то же время, среда оказывает воздействие на ряд нормальных и патологических признаков.

 

Близнецовый метод позволяет  делать обоснованные заключения о наследуемости  признаков: роли наследственности, среды  и случайных факторов в определении  тех или иных признаков человека,

 

Наследуемость - это вклад  генетических факторов в формирование признака, выраженный в долях единицы  или процентах.

 

Для вычисления наследуемости  признаков сравнивают степень сходства или различия по ряду признаков у  близнецов разного типа.

 

Рассмотрим некоторые  примеры, иллюстрирующие сходство (конкордантность) и различие (дискордантность) многих признаков(табл.№4.см.пр.)

 

Обращает на себя внимание высокая степень сходства однояйцевых  близнецов по таким тяжелым заболеваниям, как шизофрения, эпилепсия, сахарный диабет.

 

Кроме морфологических  признаков, а также тембра голоса, походки, мимики, жестикуляции и т. д. изучают антигенную структуру клеток крови, белки сыворотки, способность  ощущать вкус некоторых веществ.

 

Особый интерес представляет наследование социально значимых признаков: агрессивности, альтруизма, творческих, исследовательских, организаторских способностей. Считается, что социально значимые признаки примерно на 80 % обусловлены генотипом.

Конкордантность – сходство, дискордантность – различие.

Дискордантность (discordance) [лат. discordans (discordantis) — несогласованный, несходный] — неодинаковое выражение какого-либо признака у генетически однородных особей (напр., у однояйцевых близнецов); Д. — явление, противоположное конкордантности (см.

Конкордантность (concordance) [лат. concordans (concordantis) — согласующийся] — идентичность близнецов по какому-либо одному определенному признаку. Близнецовая пара считается К., если у обоих близнецов проявляется или, наоборот, не проявляется то или иное заболевание или признак.

 

Вычисление доли наследственности и доли среды в развитии изучаемого признака.

 

Затем по специальным  формулам рассчитывают два показателя: долю участия наследственности и  долю участия внешней среды в развитии изучаемого признака.

 

Одной из таких формул является формула Хольцингера:

 

 

где Н – коэффициент  наследуемости, доля вклада наследственности в формирование изучаемого признака

 

 КМБ - коэффициент  конкордантности монозиготных близнецов  по изучаемому признаку

 

 КДБ - коэффициент  конкордантности дизиготных близнецов  по изучаемому признаку

 

 С – доля среды  в формирование изучаемого признака.

 

 

Коэффициент наследуемости  выражают обычно в долях единицы, выраженных десятичным числом, например, 0,76.

 

 По величине показателя Н судят о степени участия генетических и средовых факторов в развитии изучаемого признака. Если значение Н близко к 0, то считают, что развитие признака обусловлено только факторами внешней среды. Значение Н от 0,3 до 0,7 является показателем того, что признак развивается под влиянием факторов внешней среды при наличии генетической предрасположенности. Значение Н от 0,7 до 1 свидетельствует о том, что развитие признака обусловлено, в основном, наследственными факторами.