Головна > здоров'я >

Методи вивчення спадковості людини. Методи вивчення спадковості у людини

1. генеалогічний



Генеалогічний метод полягає в аналізі родоводів і дозволяє визначити тип спадкування (домінантний
  рецесивний, аутосомний або зчеплений з підлогою) ознаки, а також його моногенность або полігенно. На основі отриманих відомостей прогнозують ймовірність прояву досліджуваного ознаки в потомстві, що має велике значення для попередження спадкових захворювань.

Як метод вивчення генетики людини генеалогічний метод стали застосовувати тільки з початку XX століття, коли з'ясувалося, що аналіз родоводів, в яких простежується передача з покоління в покоління якоїсь ознаки (захворювання), може замінити собою фактично непридатний щодо людини гибридологический метод.

  При складанні родоводів вихідним є людина - пробанд, родовід якого вивчають. Зазвичай це або хворий, або носій певної ознаки, успадкування якого необхідно вивчити.


Пробанд - особа, з якого починається складання родоводу при генеалогічному аналізі.

Сібс - один з дітей, що народилися у одних і тих же батьків, по відношенню до інших дітей (наприклад, брат або сестра).

2. Близнюковий

Цей метод полягає у вивченні закономірностей успадкування ознак в парах одно- і двуяйцевих близнюків. Він запропонований в 1875 р Гальтон спочатку для оцінки ролі спадковості і середовища в розвитку психічних властивостей людини. В даний час цей метод широко застосовують у вивченні спадковості і мінливості у людини для визначення співвідносної ролі спадковості і середовища у формуванні різних ознак, як нормальних, так і патологічних. Він дозволяє виявити спадковий характер ознаки, визначити пенетрантність алеля, оцінити ефективність дії на організм деяких зовнішніх чинників (лікарських препаратів, навчання, виховання).

Суть методу полягає в порівнянні прояву ознаки в різних групах близнюків при обліку схожості або відмінності їх генотипів. монозиготні близнюки ,    що розвиваються з однієї заплідненої яйцеклітини, генетично ідентичні, так як мають 100% загальних генів. Тому серед монозиготних близнюків спостерігається високий відсоток конкордантность   пар, в яких ознака розвивається у обох близнюків. Порівняння монозиготних близнюків, які виховуються в різних умовах постембріонального періоду, дозволяє виявити ознаки, у формуванні яких істотна роль належить факторам середовища. За цими ознаками між близнюками спостерігається дискордантність, тобто відмінності. Навпаки, збереження подібності між близнюками, незважаючи на відмінності умов їх існування, свідчить про спадкової обумовленості ознаки.

3. Популяційно-статистичний

  За допомогою популяційно-статистичного методу вивчають спадкові ознаки у великих групах населення, в одному або декількох поколіннях. Суттєвим моментом при використанні цього методу є статистична обробка отриманих даних. Цим методом можна розрахувати частоту народження в популяції різних алелей гена і різних генотипів за цими аллелям, з'ясувати поширення в ній різних спадкових ознак, в тому числі захворювань. Він дозволяє вивчати мутаційний процес, роль спадковості і середовища у формуванні фенотипова поліморфізму людини за нормальними ознаками, а також у виникненні хвороб, особливо зі спадковою схильністю. Цей метод використовують і для з'ясування значення генетичних факторів в антропогенезу, зокрема в расообразованія.

4. дерматогліфічний


У 1892р. Ф.Гальтона в якості одного з методів дослідження людини був запропонований метод вивчення шкірних гребішковою візерунків пальців і долонь, а також згинальних долонних борозен. Він встановив, що зазначені візерунки є індивідуальною характеристикою людини і не змінюються протягом жизни.В даний час встановлена ​​спадкова обумовленість шкірних візерунків, хоча характер успадкування остаточно не вияснен.вероятно, ознака успадковується по полігенною тіпу.Дерматогліфіческіе дослідження важливі при ідентифікації близнюків. Вивчення людей з хромосомними захворюваннями виявило у них специфічні зміни не тільки малюнків пальців і долонь, а й характеру основних згинальних борозен на шкірі долонь. Менш вивчені дерматогліфічні зміни при генних болезнях.В основному ці методи генетики людини застосовують з метою встановлення батьківства.

Вивчення відбитків кожного малюнка долонь і стоп. При існуючих індивідуальних відмінностях в відбитках пальців, обумовлених особливостями розвитку індивіда, розрізняють, кілька основних класів їх. Своєрідні зміни відбитків пальців і візерунка долоні відзначені при ряді спадково-дегенеративних захворювань нервової системи. Характерним для хвороби Дауна є мавпяча (чотирипала) складка, що представляє лінію, що проходить через всю долоню в поперечному напрямку. В даний час метод застосовується в основному в судовій медицині.



5. Біохімічний

Спадкові захворювання, які обумовлені генними мутаціями, що змінюють структуру або швидкість синтезу білків, зазвичай супроводжуються порушенням вуглеводного, білкового, ліпідного та інших типів обміну речовин. Спадкові дефекти обміну можна діагностувати за допомогою визначення структури зміненого білка або його кількості, виявлення дефектних ферментів або виявлення проміжних продуктів обміну речовин в позаклітинних рідинах організму (крові, сечі, поті і т.д.). Наприклад, аналіз амінокислотних послідовностей мутационно змінених білкових ланцюгів гемоглобіну дозволив виявити кілька спадкових дефектів, що лежать в основі ряду захворювань,? гемоглобінозов. Так, при серповидноклеточной анемії у людини аномальний гемоглобін внаслідок мутації відрізняється від нормального заміною тільки однієї амінокислоти (глутамінової кислоти на валін).
У практиці охорони здоров'я крім виявлення гомозиготних носіїв мутантних генів існують методи виявлення гетерозиготних носіїв деяких рецесивних генів, що особливо важливо при медико-генетичному консультуванні. Так, у фенотипно нормальних гетерозигот по фенілкетонурії (рецесивний мутантний ген; у гомозигот порушується обмін амінокислоти фенілаланіну, що призводить до розумової відсталості) після прийому фенілаланіну виявляється підвищений його вміст в крові. При гемофілії гетерозиготное носійство мутантного гена може бути встановлено за допомогою визначення активності ферменту, зміненого в результаті мутації.

6. Цитогенетичний

Цитогенетичний метод використовують для вивчення нормального каріотипу людини, а також при діагностиці спадкових захворювань, пов'язаних з геномних і хромосомними мутаціями. Крім того, цей метод застосовують при дослідженні мутагенного дії різних хімічних речовин, пестицидів, інсектицидів, лікарських препаратів та ін.
В період поділу клітин на стадії метафази хромосоми мають більш чітку структуру і доступні для вивчення. Диплоїдний набір людини складається з 46 хромосом: 22 пар аутосом і однієї пари статевих хромосом (XX? У жінок, XY? У чоловіків). Зазвичай досліджують лейкоцити периферичної крові людини, які поміщають в спеціальну живильне середовище, де вони діляться. Потім готують препарати і аналізують число і будова хромосом. Розробка спеціальних методів забарвлення значно спростила розпізнавання всіх хромосом людини, а в сукупності з генеалогічним методом і методами клітинної та генної інженерії дала можливість співвідносити гени з конкретними ділянками хромосом. Комплексне застосування цих методів лежить в основі складання карт хромосом людини. Цитологічний контроль необхідний для діагностики хромосомних хвороб, пов'язаних з ансуплоідіей і хромосомними мутаціями. Найбільш часто зустрічаються хвороба Дауна (трисомія по 21-й хромосомі), синдром Клайнфелтера (47 XXY), синдром Шершевского? Тернера (45 ХО) і ін. Втрата ділянки однієї з гомологічних хромосом 21-ї пари призводить до захворювання крові? хронічного мієлолейкоз.
При цитологічних дослідженнях інтерфазних ядер соматичних клітин можна виявити так зване тільце Баррі, або статевий хроматин. Виявилося, що статевий хроматин в нормі є у жінок і відсутній у чоловіків. Він являє собою результат гетерохроматізаціі однієї з двох Х-хромосом у жінок. Знаючи цю особливість, можна ідентифікувати статеву приналежність і виявляти аномальне кількість Х-хромосом.
Виявлення багатьох спадкових захворювань можливо ще до народження дитини. Метод пренатальної діагностики полягає в отриманні навколоплідної рідини, де знаходяться клітини плоду, і в подальшому біохімічному і цитологічному визначенні можливих спадкових аномалій. Це дозволяє поставити діагноз на ранніх термінах вагітності і прийняти рішення про се продовження або переривання.


7.Гібрідізація соматический клітин

За допомогою цих методів вивчають спадковість і мінливість соматичних клітин, що компенсує неможливість застосування до людини гибридологического аналізу. Ці методи, засновані на розмноженні цих клітин в штучних умовах, аналізувати генетичні процеси в окремих клітинах організму, і завдяки повноцінності генетичного матеріалу використовувати їх для вивчення генетичних закономірностей цілого організму.

Гібридні клітини, що містять 2 повних генома, при розподілі зазвичай «втрачають» хромосоми переважно одного з видів. Таким чином, можна отримувати клітини з бажаним набором хромосом, що дає можливість вивчати зчеплення генів і їх локалізацію в певних хромосомах.
Завдяки методам генетики соматичних клітин можна вивчати механізми первинного дії і взаємодії генів, регуляцію генної активності. Розвиток цих методів визначило можливість точної діагностики спадкових хвороб в пренатальному періоді.

8.Метод моделювання

Вивчає хвороби людини на тварин, які можуть хворіти цими захворюваннями. В основі лежить закон Вавилова про гомологічних рядах спадкової мінливості, наприклад, гемофілію, зчеплену з підлогою, можна вивчати на собаках, епілепсію - на кроликах, цукровий діабет, м'язову дистрофію - на щурах, незарощення губи і неба - на мишах
  Моделі в біології застосовуються для моделювання біологічних структур, функцій і процесів на різних рівнях організації живого: молекулярному, субклітинному, клітинному, органо-системному, організмовому і для популяції биоценотическом. Можливо також моделювання різних біологічних феноменів, а також умов життєдіяльності окремих особин, популяцій та екосистем.
У біології застосовуються в основному три види моделей: біологічні, фізико-хімічні та математичні (логіко-математичні). Біологічні моделі відтворюють на лабораторних тваринах певні стани або захворювання, що зустрічаються у людини або тварин. Це дозволяє вивчати в експерименті механізми виникнення даного стану або захворювання, його перебіг і результат, впливати на його перебіг. Приклади таких моделей - штучно викликані генетичні порушення, інфекційні процеси, інтоксикації, відтворення гіпертонічного і гіпоксії стані, злоякісних новоутворень, гіперфункції або гіпофункції деяких органів, а також неврозів і емоційних станів. Для створення біологічної моделі застосовують різні способи впливу на генетичний апарат, зараження мікробами, введення токсинів, видалення окремих органів або введення продуктів їх життєдіяльності (наприклад, гормонів), різні впливу на центральну і периферичну нервову систему, виключення з їжі тих чи інших речовин, приміщення в штучно створювану середовище проживання і багато інших способів. Біологічні моделі широко використовуються в генетиці, фізіології, фармакології.

9.Іммуногенетіческій

Імунологічний (серологічний) метод включає дослідження сироватки крові, а також інших біологічних субстратів для виявлення антитіл і антигенів.
Розрізняють серологічні реакції і імунологічні методи з застосуванням фізичних і хімічних міток. Серологічні реакції засновані на взаємодії антитіл з антигенами і реєстрації супроводжуючих його феноменів (аглютинація, преципитация, лізис). В імунологічних методах застосовують фізичні і хімічні мітки, що включаються в формований комплекс «антиген-антитіло», дозволяючи реєструвати освіту цього комплексу.
Класична серодиагностика заснована на визначенні антитіл до виявленому або передбачуваного збудника. Позитивний результат реакції свідчить про наявність в досліджуваній сироватці крові антитіл до антигенів збудника, негативний результат вказує на відсутність таких.
Серологічні реакції напівкількісним і дозволяють визначити титр антитіл, тобто максимальне розведення досліджуваної сироватки, в якому ще спостерігається позитивний результат.
Виявлення в досліджуваній сироватці крові антитіл до збудника ряду інфекційних хвороб недостатньо для постановки діагнозу, оскільки воно може відображати наявність постинфекционного або поствакцинального імунітету. Саме тому досліджують парні сироватки - взяту в перші дні хвороби і через 7-10 днів. В цьому випадку оцінюють наростання титру антитіл. Діагностично значуще наростання титру антитіл в досліджуваній сироватці крові щодо початкового рівня - 4 рази і більше. Цей феномен називають сероконверсією.
При екзотичних інфекційних хворобах, а також при гепатитах, ВІЛ-інфекції та деяких інших захворюваннях сам факт виявлення антитіл свідчить про інфіковане ™ пацієнта і має діагностичне значення.



Генетика людини вивчає явища спадковості і мінливості в популяціях людей, особливості успадкування ознак в нормі і їх зміни під дією умов навколишнього середовища.

Людина як об'єкт генетичного аналізу. Вивчення генетики людини пов'язане з великими труднощами:

  1. Неможливість експериментування.

Одне з перших умов гибридологического аналізу у людини неможливо, оскільки експериментальні шлюби у людини неможливі. Люди вступають в шлюб не переслідуючи ніяких «експериментальних» цілей.

  1. Складний каріотип - багато хромосом і груп зчеплення.

23 пари хромосом ускладнює генетичне і цитологічне картування, що в свою чергу зменшує можливості генетичного аналізу.

  1. Тривалість зміни поколінь.

Для зміни одного покоління потрібно в середньому 30 років. Отже, генетик не може спостерігати більш одного двох поколінь.

  1. Мала кількість нащадків.

Розмір сім'ї в даний час настільки малий, що не дозволяє вести аналіз розщеплення ознак в потомстві в межах однієї сім'ї.

  1. Неможливість створення однакових умов життя.

Для людини поняття «середовище» має більш широкий характер, ніж для тварин і рослин. Крім таких факторів, як фізичні вправи, харчування, житлові умови, клімат, середовищем людини є умови його соціального життя, і вона не піддається зміні за бажанням генетика.

Основні методи дослідження генетики людини

  1. I.Клініко-генеалогічний метод

Генеалогія в широкому сенсі слова родовід - генеалогічний метод - метод родоводів. Він був введений наприкінці XIX століття Ф.Гальтона і заснований на побудові родоводів і простеження хвороби (або ознаки) в сім'ї або роду із зазначенням типу родинних зв'язків між членами родоводу. В даний час є найбільш універсальним і широко застосовується при вирішенні теоретичних і прикладних проблем.

Метод дозволяє встановити

1) чи є дана ознака спадковим

2) тип спадкування і пенетрантность гена

3) передбачити генотип осіб родоводу

4) визначити ймовірність народження дитини з досліджуваним захворюванням

5) інтенсивність мутаційного процесу

6) використовується для складання генетичних карт хромосом

Таким чином, мета генеалогічного методу зводиться до з'ясування родинних зв'язків і до простежуванню ознаки або хвороби серед близьких і далеких, прямих і непрямих родичів. Технічно він складається з наступних етапів.

Етапи генеалогічного аналізу:

1) збір даних про всіх родичів обстежуваного (анамнез)

2) побудова родоводу

3) аналіз родоводу і висновки

Складність збору анамнезу полягає в тому, що пробанд повинен добре знати більшість своїх родичів і стан їх здоров'я. Пробанд - людина, яка звернулася в медико-генетичну консультацію, щодо якої будується родовід, і від якого отримані відомості щодо цієї ж хвороби у родичів. Сібси - брати і сестри пробанда.

Типи успадкування:

1. Аутосомно-домінантний

1. хворі в кожному поколінні

2. хвора дитина у хворих батьків

3. хворіють в однаковій мірі чоловіки і жінки

4. спадкування йде по вертикалі і по горизонталі

5. ймовірність успадкування 100%, 75% і 50%.

Дані ознаки будуть проявлятися тільки при повному домінуванні, так успадковуються у людини полідактилія, веснянки, кучеряве волосся, коричневий колір очей і ін. При неповному домінуванні буде проявлятися проміжна форма успадкування. При неповної пенетрантности гена, хворі можуть бути не в кожному поколінні.

2. Аутосомно-рецесивний

  1. хворі не в кожному поколінні
  2. хворіють в однаковій мірі чоловіки і жінки
  3. успадкування йде переважно по горизонталі
  4. ймовірність успадкування 25, 50 і 100%

Найчастіше ймовірність успадкування хвороби даного типу становить 25%, так як внаслідок тяжкості захворювання хворі або не доживають до дітородного віку, або не одружуються. Так успадковуються фенілкетонурія, серповидно-клітинна анемія, блакитний колір очей і т.д.

3. Х-зчеплений рецесивний тип спадкування

  1. хворі не в кожному поколінні
  2. у здорових батьків хвора дитина
  3. хворіють переважно чоловіки
  4. успадкування йде в основному по горизонталі
  5. ймовірність успадкування 25% від усіх дітей і 50% у хлопчиків

Приклади: гемофілія, дальтонізм, спадкова анемія, м'язова дистрофія та ін.

4. Х-зчеплений з підлогою домінантнийтип спадкування схожий з аутосомно-домінантним, за винятком того, що чоловік передає ця ознака всім дочкам

Приклад: рахіту, стійкий до лікування вітаміном D, гіпоплазія емалі зубів, фолікулярний гіперкератоз.

5. Голандріческій

  1. хворі у всіх поколіннях
  2. хворіють тільки чоловіки
  3. у хворого батька хворі все його сини
  4. ймовірність успадкування 100% у хлопчиків.

Приклади: гіпертрихоз вушної раковини, перетинки між другим і третім пальцями на ногах; ген, що визначає розвиток насінників. Голандріческіе ознаки не мають істотного значення в спадкової патології людини.

II. цитогенетичний метод

В даний час цитогенетичний метод в генетиці займає значне місце. Застосування даного методу дозволяє вивчити морфологічну будову окремих хромосом і каріотипу в цілому, визначити генетичний підлогу організму, а також діагностувати різні хромосомні хвороби, пов'язані з порушенням числа хромосом або порушенням їх структури. Метод використовується для вивчення мутаційного процесу і складання генетичних карт хромосом. Найбільш часто метод використовується в пренатальної діагностики хромосомних хвороб.

Цитогенетичний метод заснований на мікроскопічному вивченні каріотипу і включає наступні етапи:

Культивування клітин людини (частіше лімфоцити) на штучних поживних середовищах

Стимуляція митозов фитогемагглютинином (ФГА)

Додавання колхіцину (руйнує нитки веретена поділу) для зупинки мітозу на стадії метафази

Обробка клітин гипотоническим розчином, внаслідок чого хромосоми розсипаються і лежать вільно

фарбування хромосом

Вивчення під мікроскопом (комп'ютерні програми).

Цитологічні карти хромосом -

Генетичні карти хромосом, Тобто схеми описують порядок розташування генів і інших генетичних елементів в хромосомі із зазначенням відстані між ними. Генетична відстань визначається по частоті рекомбінації між гомологічними хромосомами (відстань між генами прямо пропорційно частоті кросинговеру) і виражається в сантіморганідах (сМ). Одна сантіморганіда відповідає частоті рекомбінації, яка дорівнює 1% .............. Такі генетичні карти крім інвентаризації генів відповідають на питання про залучення генів в освіту окремих ознак організму.

Метод дозволяє виявляти геномні (наприклад, хвороба Дауна) і хромосомні (синдром котячого крику) мутації. Хромосомніаберації позначають номером хромосоми, короткого або довгого плеча і надлишком (+) або нестачею (-) генетичного матеріалу.

  1. III.Близнюковий метод

Метод полягає у вивченні закономірностей успадкування ознак в парах монозиготних і дизиготних близнюків. Він дозволяє визначити соотносительную роль спадковості (генотипу) і середовища в прояві різних ознак, як нормальних, так і патологічних. Дозволяє виявити спадковий характер ознаки, визначити пенетрантність алеля, оцінити ефективність дії на організм деяких зовнішніх чинників (лікарських препаратів, навчання, виховання).

Суть методу полягає в порівнянні прояву ознаки в різних групах близнюків при обліку схожості або відмінності їх генотипів

Розрізняють моно- і дизиготних близнюків.

Монозиготних близнюки розвиваються з однієї заплідненої яйцеклітини. Вони мають абсолютно однаковий генотип, тому що мають 100% загальних генів. І якщо вони відрізняються за фенотипом, то це обумовлено впливом факторів зовнішнього середовища.

Дизиготних близнюки розвиваються після запліднення сперматозоїдами декількох одночасно дозрілих яйцеклітин. Близнюки будуть мати різний генотип і їх фенотипічні відмінності будуть обумовлені як генотипом, так і чинниками зовнішнього середовища.

Відсоток схожості групи близнюків по досліджуваному ознакою називається конкордантность, а відсоток відмінності дискордантних. Так як монозиготних близнюки мають однаковий генотип, ознака розвивається у обох близнюків, то конкордантность їх вище, ніж у дизиготних. Порівняння монозиготних близнюків, які виховуються в різних умовах, дозволяє виявити ознаки, у формуванні яких істотна роль належить факторам середовища, по ці ознаками між близнюками спостерігається дискордантність, тобто відмінності.

Для оцінки чи спадковості і середовища в розвитку тієї чи іншої ознаки використовують формулу Хольцингером:

З МОЗ - З ДЗ

Н = --------------------- х 100 Е = 100 - Н

Н - роль спадковості, Е - роль середовища

У міру розробки теоретичних основ близнецового методу поступово сформувався особливий розділ цих досліджень - метод контролю за партнеру. Дозволяє оцінити лікувальний ефект нових фармакологічних засобів при різних способах введення, досліджувати фази їх дії, показати відмінності фармакокінетики нових і старих препаратів). Метод використовується для схильності до різних захворювань: ішемічна хвороба серця, виразкова хвороба, ревматизм, інфекційні хвороби, пухлин.

IV. Популяційно-статистичний метод

З його допомогою вивчають спадкові ознаки у великих групах населення, в одному або декількох поколіннях Він дозволяє визначати частоту народження в популяції різних алелей гена і різних генотипів за цими аллелям, з'ясувати поширення в ній різних спадкових ознак, в тому числі захворювань. Він дозволяє вивчати мутаційний процес, роль спадковості і середовища у виникненні хвороб, особливо зі спадковою схильністю. Суттєвим моментом використання цього методу є статистична обробка отриманих даних на основі закону генетичної рівноваги Харді - Вайнберга.

Математичним виразом закону служить формула (РА + qа) 2 де р і q частоти народження алелів А і а відповідного гена. Розкриття цієї формули дає можливість розрахувати частоту зустрічальності людей з різним генотипом і в першу чергу гетерозигот - носіїв прихованого рецесивного алеля: р 2 АА + 2рq + q 2 аа.

Однак перед тим як говорити про практичне застосування цих формул, слід зазначити умови виникнення рівноваги генотипів в популяціях:

1) Наявність панмиксии, тобто випадковий підбір подружніх пар

2) Відсутність припливу алелей, що викликається мутаційним тиском

3) Відсутність відтоку алелей, що викликається відбором.

4) Рівна плодючість гетерозигот і гомозигот

5) Покоління не повинні перекриватися в часі

6) Чисельність популяції повинна бути досить великою.

Відомі генетики відзначають, що хоча ні в одній конкретній популяції ця сукупність умов не може бути дотримана, в більшості випадків розрахунки за законом Харді -Вайнберга настільки близькі до дійсності, що цей закон виявляється цілком придатним для аналізу генетичної структури популяцій.

Приклад ...... ..

Наприклад, гомозиготи за геном НBs в Білорусі практично не зустрічаються, а в країнах Західної Африки частота їх варіює від 25% в Камеруні до 40% в Танзанії. Вивчення поширення генів серед населення різних географічних зон (Генографія) дає можливість встановити центри походження різних етнічних груп і їх міграції, визначити ступінь ризику появи спадкових хвороб у окремих індивідуумів.

V. Метод дерматогліфіки і пальмоскопія (дактилоскопії)

У 1892 р був запропонований Гальтон в якості одного з методів дослідження генетики людини - Це метод вивчення шкірних гребішковою візерунків пальців і долонь, а також згинальних долонних борозен. Зазначені візерунки є індивідуальною характеристикою людини і не змінюються протягом його життя, відновлюються після ушкоджень (опіків).

Приклад (Гальтон, Джоконда)

Зараз встановлено, що ознака успадковується по полігенною типу і великий вплив на характер пальцевого і ладонного візерунків надає мати через механізм цитоплазматичної спадковості.

Метод знайшов широке застосування в криміналістиці, ідентифікації зиготности близнюків, встановлення батьківства. Характерні зміни даних візерунків спостерігаються при деяких хромосомних хворобах (з-м Дауна, Клайнфельтера, Шер.-Тернера).

VI. біохімічні методи

Дозволяє вивчати спадкові захворювання, обумовлені генними мутаціями - причини хвороб обміну речовин (фенілкетонурія, серповидно-клітинна анемія). За допомогою цього методу описано понад 1000 вроджених хвороб обміну речовин, для багатьох з них виявлено дефект первинного генного продукту. Найбільш поширеними серед цих захворювань є хвороби пов'язані з дефектностью ферментів, структурних, транспортних чи інших білків.

Метод заснований на вивченні активності ферментних систем: або за активністю самого ферменту, або за кількістю кінцевих продуктів реакції, що каталізується даними ферментом.

Дефекти ферментів визначають шляхом визначення вмісту в крові і сечі продуктів метаболізму, що є результатом функціонування даного білка. Дефіцит кінцевого продукту, що супроводжується накопиченням проміжних і побічних продуктів порушеного метаболізму, свідчить про дефект ферменту або його дефіциті в організмі.

За допомогою біохімічних навантажувальних тестів можна виявляти гетерозиготних носіїв патологічних генів, наприклад, фенілкетонурії. Обстежуваному людині вводять внутрішньовенно певну кількість амінокислоти фенілаланіну і через рівні проміжки часу визначають його концентрацію в крові. Якщо людина гомозиготен за домінантним геном (АА), то концентрація фенілаланіну в крові досить швидко повертається до контрольного рівня, а якщо він гетерозиготен (Аа), то зниження концентрації фенілаланіну йде вдвічі повільніше.

Аналогічно проводяться тести, що виявляють схильність до цукрового діабету, гіпертонії та інших хвороб.

VII. Методи рекомбінантних ДНК

Дозволяють аналізувати фрагменти ДНК, знаходити і ізолювати окремі гени і сегменти генів і встановлювати в них послідовність нуклеотидів. До даного методу ставитися метод клонування ДНК. Термін «клонування» означає, що ген клонований, спеціальними прийомами виділений, вивчена його структура, клонування гена означає також, що відомий білок, синтез якого контролюється відповідним геном. На основі клонованих генів створюються «геномні бібліотеки» і міжнародні банки даних, Будь-який фахівець в світі може практично безперешкодно увійти в ці банки даних і скористатися для дослідницьких цілей зібраної там інформацією. Дані геномних бібліотек широко використовуються при реалізації програми «геном людини». (Колекція фрагментів ДНК з усього генома)

Завдяки досягнутим успіхам в рамках цієї програми з'явилася можливість реально оцінити функції генів в організмі людини. Хоча більш ніж для чверті генів інформація поки недоступна, для двох третин генів вона або повністю встановлена, або може бути приблизно вказана. Також була отримана виключно цікава інформація про залученість генів в освіту і функціонування окремих органів і тканин людського тіла. Виявилося, що найбільше число генів необхідно для формування мозку і підтримки його активності, а найменше для створення еритроцитів - всього 8 генів. Ці відомості допоможуть розібратися в генетичних програмах розвитку і функціонування організму людини, в причинах виникнення ракових захворювань і старіння. Виявлення молекулярних основ захворювань допоможе перевести на новий рівень методи їх ранньої діагностики, а значить, вести більш витончено і успішно боротьбу із захворюваннями. Такі методи, як, наприклад, адресна доставка ліків до уражених клітини, заміщення хворих генів здоровими, і багато інших стають частиною арсеналу сучасної медицини.

VIII. Методи генетики соматичних клітин

За допомогою цих методів вивчають спадковість і мінливість соматичних клітин, що в значній мірі компенсує неможливість застосування до людини гибридологического методу.

Культури соматичних клітин людини отримують з матеріалу біопсій (периферична кров, шкіра, пухлинна тканина, тканина ембріона, клітини з навколоплідної рідини).

У генетиці людини використовують такі чотири методи.

1. Просте культивування - клітини придатні для цитогенетичних, біохімічних, імунологічних та ін. Досліджень.

2. Клонування - отримання нащадків однієї клітини. Дає можливість проводити в генетично ідентичних клітинах біохімічний аналіз спадково обумовлених процесів.

3. Селекція соматичних клітин за допомогою штучних середовищ використовується для відбору мутантних клітин з деякими властивостями, відбір гібридних клітин. Метод широко використовується для вивчення генних мутацій (механізми, спонтанна і індукована частота).

4. Гібридизація соматичних клітин заснована на злитті спільно культивованих клітин різних типів. При введенні в культуру клітин РНК-сод. Вірусу Сендай инактивированного при опроміненні ультрафіолетом - частота гібридизації значно підвищується. Гетерокаріони -2 ядра різних клітин в одній цитоплазмі. Після мітозу утворюються дві одноядерні клітини - синкариона - справжня гібридна клітина, яка містить хромосоми обох вихідних клітин. Надалі відбувається поступове видалення хромосом того організму, клітини якого мають більш повільний темп розмноження.

Втрата хромосом носить випадковий характер і тому серед великого числа гібридів завжди можна знайти клітку, що зберегла якусь одну хромосому людини.

Використовуючи відповідну селективну систему, можна відібрати клітини з певною ферментативної активністю і локалізувати ген цього ферменту на конкретній хромосомі.

Метод використовується для вивчення проблеми зчеплення і локалізації генів.

Можна вивчати механізми первинного дії і взаємодії генів, регуляцію генної активності. Метод дозволяє широко вивчати патогенез спадкових хвороб на біохімічному і клітинному рівні.

IX. Створення моделей спадкових хвороб людини за допомогою трансгенних

  тварин.

Біологічне моделювання спадкових хвороб є великий розділ експериментальних біології і генетики. Принцип біологічного моделювання генних мутацій заснований на законі гомологічних рядів в спадкової мінливості, відкритому М. І. Вавілов. У тварин зустрічаються мутації, що викликають такий же патологічний ефект, як і у людини (миші, кролики, собаки, хом'яки, миші). Серед спадкових аномалій у тварин зустрічаються такі захворювання як, гемофілія, ахондроплазия, м'язова дистрофія, цукровий діабет і багато інших, що становлять основу спадкової патології людини.

Методи засновані на введенні чужорідних генів в клітини зародків.

Як і будь-яка модель мутантні лінії трансгенних тварин не можуть повністю відтворити спадкове захворювання, тому моделюються якісь певні фрагменти з метою вивчення первинного механізму дії генів, патогенезу захворювання розробки принципів його лікування.

Основні закономірності спадковості, встановлені для живих організмів, універсальні і в повній мірі справедливі і для людини. Разом з тим, як об'єкт генетичних досліджень людина має свої переваги і недоліки.

Для людей неможливо планувати штучні шлюби. Ще в 1923 р Н. К. Кольцов (1923) відзначав, що «... ми не можемо ставити досліди, ми не можемо змусити Нежданову вийти заміж за Шаляпіна тільки для того, щоб подивитися, які у них будуть діти». Однак ці труднощі переборна, завдяки прицільної вибірці з великого числа шлюбних пар, що відповідають цілям даного генетичного дослідження.

Велике число хромосом (46) значною мірою ускладнює можливості генетичного аналізу людини. Розробка новітніх методів роботи з ДНК (метод гібридизації соматичних клітин і деякі інші) усувають ці труднощі.

Через невеликого числа нащадків (у другій половині XX ст. В більшості сімей народжувалося по 2-3 дитини) неможливий аналіз розщеплення в потомстві однієї сім'ї. Однак у великих популяціях можна вибрати сім'ї з важливими дослідника ознаками. Крім того, в деяких сім'ях певні ознаки простежувалися протягом багатьох поколінь, і в таких випадках можливий генетичний аналіз. Ще одна складність пов'язана з тривалістю зміни поколінь у людини. Одне покоління займає в середньому 30 років, і, отже, генетик не може спостерігати більш одного-двох поколінь.

Для людини характерний генотипический і фенотипический поліморфізм. Прояви багатьох ознак і хвороб в значній мірі залежать від умов зовнішнього середовища. Слід зазначити, що поняття «середовище» для людини більш широке, ніж для рослин і тварин. Поряд з харчуванням, кліматом і іншими абіотичними і біотичними факторами для людини середовищем є і соціальні чинники, які важко змінюються за бажанням дослідника. Разом з тим, людини як генетичний об'єкт широко вивчають лікарі всіх спеціальностей, що нерідко допомагає встановити різні спадкові відхилення.

Отже, генетика людини має ряд особливостей:

а) на людях заборонені експериментальні шлюби;

б) народжується мала кількість нащадків;

в) спостерігається пізніше статеве дозрівання і велика тривалість зміни поколінь (25-30 років);

г) у людини складний каріотип (багато хромосом і груп зчеплень);

д) неможливість створення однакових умов життя досліджуваних.

Незважаючи на перераховані труднощі, генетика людини вивчена сьогодні краще, ніж генетика багатьох інших організмів.

В даний час інтерес і увагу до вивчення генетики людини активно зростають. Так, глобальна міжнародна програма «Геном людини» має своїм завданням вивчення генома людини на молекулярному рівні. Для її вирішення використовуються всі новітні сучасні методи генетики і медицини.

Основні методи вивчення спадковості людини:

1. Кліііко-генеалогічний метод.Він був введений в кінці XIX століття Ф.

Гальтон і заснований на складанні та аналізі родоводів.

Генеалогічний метод - це метод вивчення родоводів, за допомогою якого простежується розподіл хвороби (ознаки) в сім'ї або в роду з зазначенням типу родинних зв'язків між членами родоводу.

Емпіричні спостереження над родоводами, в яких відзначалася передача патологічних ознак або хвороб, відомі вже давно. Застосування сімейного аналізу для вивчення патології людини в XVIII-XIX ст. можна розглядати як передумови формування генеалогічного методу. Подальше його удосконалення йшло як по лінії складання родоводів, так і особливо в відношенні методів статистичного аналізу даних.

Генеалогічний метод відноситься до найбільш універсальним методам в медичній генетиці. Цей метод часто називають клініко-генеалогічним, оскільки мова йде про вивчення патологічних ознак (хвороб) в сім'ї із залученням прийомів клінічного обстеження. Він широко застосовується при вирішенні теоретичних і прикладних проблем:

Для встановлення спадкового характеру ознаки;

При визначенні типу успадкування ознаки або захворювання;

Для оцінки пенетрантности гена;

При аналізі зчеплення генів і картировании хромосом;

При вивченні інтенсивності мутаційного процесу;

При розшифровці механізмів взаємодії генів.

Особливе місце генеалогічний метод займає при медико-генетичному консультуванні, будучи часом вирішальним або єдиним методом:

Для уточнення природи захворювання;

При постановці діагнозу спадкового захворювання;

Для диференціальної діагностики спадкових хвороб;

При оцінці прогнозу захворювання;

При розрахунку ризику для потомства;

Для вибору адекватних і виправданих методів допологової діагностики.

При клініко - генеалогічному методі виділяють два послідовні етапи:

1.Составленіе родоводу і її графічне зображення;

2. генетичний аналіз отриманих даних.

Детально розглянемо кожен з цих етапів.

Складання родоводу. Збір відомостей про сім'ю починається з пробанда - індивіда, який є предметом інтересу лікаря (дослідника) до даної конкретної родоводу. Найчастіше це хворий або носій досліджуваного ознаки. Однак за медико-генетичною консультацією можуть звертатися і здорові індивіди з різних причин, і в цьому випадку краще вживати термін «отримує консультацію». Діти однієї батьківської пари (брати і сестри) називаються сибсами. Якщо сібси мають тільки одного загального батька, вони називаються полусибсов. Розрізняють єдиноутробних (загальна мати) і єдинокровних (загальний батько) полусибсов.

Зазвичай родовід збирається за одним або кількома ознаками. Найчастіше хворого або бере участь у консультації турбує якесь конкретне захворювання або ознака.

Потрібно прагнути до найбільш повного складання родоводів по висхідному, низхідному і бічним напрямками. Це завдання не така проста, як може здатися на перший погляд. Чим більше поколінь втягується в родовід, тим вона ширше. Це може призводити і до спотворення одержуваної інформації, а потім до неточності самим родоводом і висновків, зроблених на основі її аналізу.

Необхідно збирати відомості, що стосуються не тільки наявності конкретного захворювання або патологічного ознаки в сім'ї, а й інформацію про всі випадки захворювань, що зустрічаються серед членів сім'ї. Важливо отримати інформацію про спонтанні аборти, мертвонародження і ранньої дитячої смертності. Вони можуть мати пряме відношення до суті питання і зіграти важливу роль при оцінці прогнозу. Завжди потрібно отримати хоча б основні дані по обидва боки (по батьківській і материнській лінії), навіть якщо мова йде про аутосомно-домінантному захворюванні, успадкованому від одного з батьків.

Для аналізу і наочного уявлення зібраної інформації використовують графічне зображення родоводу. Для цього використовують стандартні символи (рис. 3.3) і прийоми. Однак в залежності від завдань, цілей і особливостей родоводу укладач може використовувати власні позначення з обов'язковим їх поясненням під малюнком. Для пояснення принципів позначення і складання родоводів наводимо два приклади (рис.3.4, 3.5). Як видно з цих малюнків, покоління позначаються римськими цифрами зверху вниз. Зазвичай вони ставляться зліва від родоводу. Останнє покоління предків, за якими зібрана інформація, отримує позначення I покоління. Арабськими цифрами нумерується потомство одного покоління (весь ряд) зліва направо послідовно. Брати і сестри розташовуються в родоводу в порядку народження (від старших до молодших). Таким чином, кожен член родоводу має свій шифр, наприклад, II- 3, III- 5. У тих випадках, коли чоловік не досліджений на наявність розглянутого ознаки і його родовід не наводиться, бажано не зображати його взагалі. Всі індивіди одного покоління повинні розташовуватися строго в один ряд, тому бажано малювати родовід на розлініяної папері. «Підвішування» символів між рядами поколінь є грубою помилкою. Якщо родовід дуже велика, то різні покоління розташовуються не горизонтальними рядами, а концентричними.


Графічне зображення родоводу має супроводжуватися «легендою родоводу», яка є обов'язковим елементом опису родоводу і включає:

1) опис стану здоров'я члена родоводу, інформація про який важлива для розуміння характеру успадкування захворювання (ознаки) або особливостей його клінічного прояву;

2) вік початку і характер перебігу захворювання у уражених;

3) причину смерті і вік на момент смерті члена родоводу;

4) опис методів діагностики та ідентифікації захворювань, перелік джерел медичних та інших відомостей.

При застосуванні генеалогічного методу важливо відзначати в родоводу особисто обстежених на наявність ознаки (до цього також можна прирівняти отримання відомостей з об'єктивного джерела, наприклад, історії хвороби) і необстежених, відомості про яких отримані з відповідей пробанда або родичів, а також з анкет.

Потрібно прагнути до отримання найбільш повного і об'єктивного первинного матеріалу, який є основою статистичного і генетичного аналізу і, відповідно, запорукою правильності і точності отриманих в результаті висновків.

Генеалогічний аналіз родоводу.Метою генеалогічного аналізу є встановлення генетичних закономірностей.

Перше завдання при аналізі родоводу - встановлення спадкового характеру ознаки. Якщо в родоводі зустрічається один і той самий ознака (або хвороба) кілька разів, можна думати про його спадкової природі. Однак треба перш за все виключити можливість фенокопии (захворювання протікає схоже із спадковим захворюванням, в той час як причиною його розвитку є середовищної фактор). Наприклад, якщо патогенний фактор діяв на жінку під час усіх її вагітностей, то у неї може народитися декілька дітей з однаковими вродженими аномаліями. З іншого боку, дія одних і тих же зовнішніх чинників (професійних, побутових і т.д.) на декількох членів родоводу здатне також викликати у них подібні захворювання. Таким чином, якщо виключається дію подібних зовнішніх факторів, а для представників різних поколінь воно виключається з більшою ймовірністю, то можна думати про спадковий характер захворювання.

Після того, як встановлено спадковий характер захворювання (ознаки), необхідно встановити тип успадкування. Для цього використовують принципи генетичного аналізу і різні статистичні методи обробки даних, отриманих з родоводом.

Неважко зрозуміти, що в більшості випадків розрахунки співвідношення числа хворих і здорових в одній конкретній сім'ї можуть дати неправильне уявлення про тип спадкування. Це пов'язано, головним чином, з випадковим характером успадкування різних алелей. У кожній конкретній сім'ї співвідношення хворих і здорових дітей може значно відрізнятися від теоретично очікуваних співвідношень, характерних для певного типу успадкування. Однак характер родоводу, особливості передачі захворювання (ознаки) в поколіннях, відповідність їх критеріям успадкування того чи іншого типу дозволяють зробити певний висновок про тип спадкування патології (ознаки) в конкретній сім'ї.

Менделевским закономірностям спадкування підкоряються тільки моногенні спадкові захворювання, т. Е. Захворювання, етіологічним фактором яких є мутація одного гена. Залежно від локалізації і властивостей гена розрізняють аутосомно - домінантний і аутосомно-рецесивний типи успадкування, коли ген розташований в одній з 22 пар аутосом (нестатевих хромосом), Х-зчеплені домінантний і рецесивний типи успадкування, коли ген розташований в Х-хромосомі, Y -сцеплен-ве (голандріческое) успадкування, коли ген розташований Вy-хромосомі, а також митохондриальное (материнське або цитоплазматическое) успадкування, коли мутація відбувається в геномі мітохондрій.

1.1 Гени в сім'ї. Критерії типів успадкування

Аутосомно-домінантний тип спадкування. Якщо захворювання обумовлено рідкісним аутосомно-домінантним геном, то абсолютна більшість хворих в популяції народжуються в шлюбах між ураженим і здоровим чоловіком. У цьому випадку один з батьків гетерозиготний по аутосомно-домінантним геном (Аа), а інший гомозиготен по нормальному аллелю (аа). У такому шлюбі можливі наступні варіанти генотипів у потомства: Аа, Аа, аа, аа.

Таким чином, кожен майбутній дитина незалежно від його статі в 50% випадків має ймовірність отримати від хворого батька як аллель А (і отже, бути ураженим), так і нормальний аллель а, і бути здоровим. Таким чином, відношення числа здорових дітей в потомстві до числа уражених дорівнює 1: 1 і не залежить від статі дитини.

В цілому основними критеріями, що дозволяють запідозрити аутосомно-домінантний тип спадкування захворювання, є:

захворювання проявляється в кожному поколінні без пропусків ( «вертикальний» тип);

кожна дитина батька, хворого аутосомно-домінантним захворюванням, має 50% - ний ризик успадкувати це захворювання;

неуражені діти хворих батьків вільні від мутантного гена і мають здорових дітей;

захворювання успадковуються особами чоловічої і жіночої статі однаково часто і з подібною клінічною картиною.

У родоводів, представлених на рис. 3.6, 3.7, можна бачити відповідність критеріям аутосомно-домінантного типу успадкування. Винятки з правила про прояв аутосомно-домінантних захворювань в кожному поколінні становлять випадки нової мутації (спорадичні випадки) або неповної пенетрантности (проявляемостью) гена.

Спорадичним називається єдиний випадок спадкового домінантного захворювання в сім'ї (рис. 3.8). Він може бути наслідком мутації, знову виникла в зародкових клітинах одного з здорових батьків. У разі неповної пенетрантности в родоводу з аутосомно-домінантним типом успадкування з'являться випадки пропуску або «проскакування» покоління, т. Е. Індивід матиме ураженого предка і ураженого нащадка, а сам при цьому буде здоровий (рис. 3.9).

На сьогоднішній день описано близько 3000 аутосомно-домінантних ознак людини.

Найбільш часто в клінічній практиці зустрічаються такі моногенні захворювання з аутосомно-домінантним типом успадкування: сімейна гіперхолестеринемія, синдром Марфана, нейрофіброматоз 1-го типу (хвороба Реклінгха-узена), синдром Елерса-Данло, міотонічна дистрофія, ахондроплазия, недосконалий остеогенез та ін.

Аутосомно-рецесивний тип спадкування. Захворювання з цим типом успадкування проявляються тільки у гомозигот, які отримали по одному рецесивним гену від кожного з батьків. Воно зустрічається у сибсов пробанда, але іноді зустрічається і в бічних гілках родоводу. Характерним для аутосомно-рецесивних захворювань є шлюб типу Аа х Аа (обоє батьків здорові, але є носіями мутантного гена). Імовірність народження хворої дитини в такому шлюбі становить 25%. Діти з рецесивними захворюваннями мають, як правило, фенотипически здорових батьків, і такі сім'ї можна визначити тільки після народження хворої дитини.

У популяції зустріч двох носіїв рідкісного аутосомно-рецесивного гена - нечасте подія, однак імовірність його значно зростає в разі кровної спорідненості подружжя. Саме тому рецесивні захворювання часто виявляються в кровноспоріднених шлюбах.

Для рідкісних аутосомно-рецесивних захворювань характерні такі ознаки:

батьки хворої дитини, як правило, здорові і є гетерозиготними носіями патологічного алеля;

хлопчики і дівчатка хворіють однаково часто;

повторний ризик народження дитини з аутосомно-рецесивним захворюванням становить 25%;

відзначається «горизонтальне» розподіл хворих, т. е. пацієнти частіше зустрічаються в межах потомства однієї батьківської пари;

спостерігається збільшення частоти хворих дітей в родинних шлюбах, причому, чим рідше аутосомно-рецесивні захворювання, тим частіше хворі відбуваються з кровноспоріднених шлюбів;

в шлюбі двох уражених батьків всі діти будуть хворі.

Приклади родоводів з аутосомно-рецесивним типом успадкування наведені на рис. 3.10, 3.11.

У шлюбі ураженого індивіда і гетерозиготного носія того ж мутантного аллеля ризик для майбутніх дітей складе 50%, як при аутосомно-домінантному типі успадкування, а не 25%, як повинно бути при типовому аутосомно-рецесивним успадкування. Тому цей варіант аутосомно-рецесивного успадкування носить назву псевдодомінірованіе (рис. 3.12).

Родовід, де в шлюбі двох уражених батьків всі діти будуть хворі, наведена на рис. 3.13.

На сьогоднішній день відомо більше 1600 аутосомно-рецесивних захворювань. За аутосомно-рецесивним типом успадковується абсолютна більшість спадкових захворювань обміну речовин (ферментопатий). Найбільш частими і значимими в клінічному відношенні хворобами з аутосомно-рецесивним типом успадкування є: муковісцидоз (кистофиброз підшлункової залози), фенілкетонурія, адреногенітальний синдром, багато форм порушення слуху або зору, мукополісахаридози, глікогенози.

Спадкування, зчеплене з Х-хромосомою. Гени, локалізовані в статевих хромосомах, по-різному розподіляються у чоловіків і жінок. У клінічній генетиці практичне значення мають Х-зчеплені захворювання, т. Е. Такі, коли патологічний ген розташований на Х-хромосомі.

Розподіл Х-зчепленого ознаки залежить від розподілу Х-хромосоми, що несе аномальний ген. З огляду на те, що у жінок є дві Х-хромосоми, а у чоловіків одна, жінка, успадкувавши патологічний аллель, буде гетерозиготой, а чоловік - гемізіготен. Цим визначаються основні відмінності в частоті і тяжкості ураження різних статей при Х-зчепленому спадкуванні, як домінантному, так і рецессивном.

Домінантний Х-зчеплений тип успадкування. Захворювання з Х-зчепленим домінантним типом успадкування зустрічаються в 2 рази частіше у жінок, ніж у чоловіків. Головна характеристика Х-зчепленого домінантного успадкування полягає в тому, що хворі чоловіки передають аномальний ген (або захворювання) всім своїм дочкам і не передають його синам. Хвора жінка передає Х-зчеплений домінантний ген половині своїх дітей незалежно від статі.

Основними ознаками Х-зчепленого домінантного типу успадкування є наступні (рис. 3.14):

хвороба зустрічається у чоловіків і жінок, але у жінок приблизно в два рази частіше;

хворий чоловік передає мутантний аллель всім своїм дочкам і не передає синам, оскільки останні отримують від батька Y-хромосому;

хворі жінки передають мутантний аллель 50% своїх дітей незалежно від статі;

жінки в разі хвороби страждають менш важко (вони гетерозиготи), ніж чоловіки (є гемізіготен).

Крайнім ступенем вираженості нерівномірності поразки підлог при цьому типі успадкування є існування захворювань, якими хворіють тільки індивіди жіночої статі, в той час як індивіди чоловічої статі, що успадкували патологічний аллель, гинуть ще внутрішньоутробно. Подібні рідкісні захворювання відносять до Х-зчепленим домінантним захворювань з летальним ефектом у плодів чоловічої статі (наприклад, синдром нетримання пігменту, фокальна шкірна гіпоплазія) (рис. 3.15).



До захворювань, що характеризується Х-зчепленим домінантним успадкуванням, відносяться вітамін-Д-резистентний рахіт (рахіт, що не піддається лікуванню звичайними дозами вітаміну Д), ротоліцепальцевий синдром і інші хвороби.

Рецесивний Х-зчеплений тип успадкування. Х-зчеплене рецесивне захворювання (або ознака) завжди проявляється у чоловіків, що мають відповідний ген, а у жінок - тільки в випадках гомозиготного стану (що спостерігається вкрай рідко).

Основними ознаками Х-зчепленого рецесивного успадкування є наступні (рис. 3.16, 3.17):

захворювання зустрічається в основному в осіб чоловічої статі;

ознака (захворювання) передається від хворого батька через його фенотипически здорових дочок половині його онуків;

захворювання ніколи не передається від батька до сина;

у жінок-носіїв іноді виявляються субклінічні ознаки патології;



в шлюбі жінки-носії з хворим чоловіком 50% дочок будуть хворі, 50% дочок будуть носіями; 50% синів також будуть хворі, а 50% синів - здорові (при захворюваннях, які не знижують репродуктивну здатність хворих чоловіків).

Виражені клінічні симптоми Х-зчеплених рецесивних захворювань у жінок можуть також спостерігатися в разі поєднання у них цього моногенного дефекту з хромосомною патологією, зокрема, з синдромом Шерешевського-Тернера, коли у жінки відсутня одна з двох Х-хромосом, а також при випадковій інактивації Х-хромосоми, що несе нормальний аллель в більшості клітин організму.

У-зчеплене, або голандріческое, спадкування. Тривалий час вважали, що Y-хромосома містить тільки генетично неактивні ділянки. В даний час в Y-хромосомі виявлено локалізація близько 20 генів, в тому числі гени, що визначають розвиток насінників, що відповідають за сперматогенез, контролюючі інтенсивність росту, що визначають оволосіння вушної раковини, середніх фаланг кистей і деякі інші. Ознака, гени якого локалізовані в Y-хромосомі, передається від батька всім хлопчикам і тільки хлопчикам. Патологічні мутації, що зумовлюють порушення формування насінників або сперматогенезу, не успадковуються в зв'язку зі стерильністю їх носіїв. Приклад родоводу з У-зчепленим типом успадкування (оволосіння вушної раковини) представлений на рис. 3.18. "- Мітохондріальна або цитоплазматична спадковість. Мітохондріальний геном представлений у вигляді кільцевої молекули ДНК, що містить 16 569 тис. Пар основ. На сьогоднішній день відомий цілий ряд мутацій мітохондріальної ДНК, що викликає різні захворювання.

Оскільки мітохондрії успадковуються дитиною від матері з цитоплазмою ооцитів (в зрілих сперміях присутні тільки

4 мітохондрії), то мітохондріальний тип спадкування будуть характеризувати дві основні ознаки (рис. 3.19):

захворювання передається тільки від матері всім дітям незалежно від статі дитини;

хворі батьки залишають поза передачею захворювання ні синам, ні дочкам - всі діти будуть здоровими і передача захворювання припиняється.

Згідно з цим типом успадковуються атрофія зорового нерва Лебера, мітохондріальна міоенцефалопатія, синдром Кернса- Сейра і деякі інші захворювання. В даний час описано близько 30 різних захворювань, при яких виявлені мутації мітохондріальної ДНК. Гени мітохондрій кодують різні ферменти дихального ланцюга в клітинах. Таким чином, вони беруть участь в енергетичних процесах, де виконують досить універсальні функції і експресуються в багатьох тканинах, особливо в нервовій і м'язовій системі, що навіть обумовлюється різноманіття клінічних проявів мітохондріальних спадкових хвороб: міопатія, судоми, офтальмоплегия, порушення серцевого ритму, а також ураження печінки і нирок.

Контрольні питання і завдання

1. Які питання можна вирішити за допомогою клініко - генеалогічного методу?

2. Перерахуйте етапи клініко-генеалогічного методу.

3. Що означають терміни «пробанд», «сібси», «родинний шлюб»?

4. Перерахуйте критерії аутосомно-домінантного типу успадкування та ріведіте приклади захворювань.

5. Що таке спорадичний випадок?

6. Перерахуйте критерії аутосомно-рецесивного типу успадкування і назвіть захворювання, успадковані за цим типом.

7. Що розуміють під псевдодомінірованіем?

8. Охарактеризуйте відмінності між Х-зчепленим домінантним і Х-зчепленим рецесивним типами успадкування?

9. Чим характеризується мітохондріальний тип спадкування?

10. Які критерії голандріческого типу успадкування?

11. Перерахуйте основні принципи складання родоводу, типи родоводів схем, умовні позначення.

12. Перерахуйте особливості: а) аутосомно-домінантного успадкування; б) аутосомно-рецесивного успадкування; в) спадкування, зчепленого з підлогою.

13. Визначте характер успадкування (домінантний або рецесивний) аутосомного ознаки, запишіть генотипи всіх членів родоводу, наведеної нижче.


14. Відомо, що подагра успадковується по аутосомно-домінантним типом. За деякими даними, пенетрантность цього гена у чоловіків становить 20%, а у жінок вона дорівнює 0. Яка частота захворювання на подагру в сім'ї, де обоє батьків гетерозиготні? Яка ймовірність захворювання на подагру дітей в разі, де один з батьків гетерозиготний, а інший гомозиготен по аналізованому ознакою?

15. Визначте тип успадкування аутосомного ознаки (домінантний або рецесивний), вкажіть генотипи всіх членів родоводу:


16. Чоловік, що страждає на дальтонізм і глухотою, одружився з жінкою, нормальної по зору і добре чує. У них народилися - глухий син-дальтонік і дочка-дальтонік з нормальним слухом. Визначте ймовірність народження в цій сім'ї дочки з обома аномаліями, якщо відомо, що дальтонізм і глухота передаються як рецесивні ознаки, але дальтонізм зчеплений з Х-хромосомою, а глухота - аутосомний ознака.

17. Гіпертріхоз (надлишкове оволосненной) передається через Y-хромосому, а полідактилія (шестипалість) - домінантний аутосомний ознака. У родині, де батько мав гіпертрихоз, а мати - полідактилія, народилася дочка, нормальна у відношенні обох ознак. Яка ймовірність того, що наступна дитина в цій сім'ї буде також без обох аномалій?

18. Жінка-правша з карими очима і нормальної кров'ю вийшла заміж за блакитноокого чоловіка-правшу, який страждає на гемофілію. У них народилася блакитноока донька-лівша з гемофілією. Яка ймовірність того, що наступна дитина в цій сім'ї буде лівшею, що страждають на гемофілію? Відомо, що коричневий колір очей і праворукість - домінантні ознаки, а гемофілія - ​​рецесивний, зчеплений з Х-хромосомою ознака. Який колір очей можливий у хворих дітей?

19. Арахнодактилія (павукова кисть) успадковується як домінантна аутосомний ознака з пенетрантністю 30%. Ліворукість - рецесивний аутосомний ознака з повною пенетрантностью. Визначте ймовірність народження дитини з двома аномаліями в сім'ї, в якій обоє батьків гетерозиготні за обома парам ознак. 10. Проведіть аналіз і визначте характер успадкування ознаки по родоводу, представленої нижче:


Ознака зчеплений з підлогою. В якій з статевих хромосом локалізовано ген? Вкажіть його домінантність або рецесивним.

20. Пробанд страждає нічною сліпотою. Його два брати теж хворі. По лінії батька пробанда страждають нічною сліпотою не було. Мати пробанда хвора. Дві її сестри і два брати здорові; їхні діти також здорові. Бабуся по материнській була хвора, дідусь здоровий; сестра бабусі хвора, а брат здоровий. Прадід (батько бабусі), його сестра і брат, а також прапрадід і його брат, який мав хвору доньку та двох хворих синів, також були хворі. Дружина пробанда, її батьки і родичі здорові. Визначте ймовірність народження хворих дітей в сім'ї пробанда.

21. У подружжя з нормальним зором четверо дітей: дві дочки і два сина. У першій дочки зір нормальний; у неї три сини, два з яких дальтоніки. У другої дочки і п'яти її синів зір нормальний. Перший син страждає на дальтонізм, а його дві дочки і два сина бачать нормально. Другий син і четверо його синів мають нормальний зір. Які генотипи бабусі, дідусі, їх дітей та онуків? Складіть родовід цієї сім'ї.

22. Пенетрантность по шизофренії у гетерозигот становить 20%, у гомозигот - 100%. Чоловік, що страждає періодичними загостреннями шизофренії, одружується здоровій жінці. Відомо, що у родичів дружини такої патології не було. Бабуся чоловіка була хвора, але його батьки здорові. Який прогноз для цієї сім'ї? 14. Здорова дівчина у віці 22 років, один з батьків якої хворий на цукровий діабет, звертається в генетичну консультацію за прогнозом щодо себе і своїх майбутніх дітей. Зробіть цей прогноз. Максимальна пенетрантность цукрового діабету (20%) досягається зі збільшенням тривалості життя. Розгляньте ознака як домінантний.

2 Цитогенетический метод.  Основними показаннями для цитогенетичного дослідження є:

1) пренатальна діагностика статі плоду в сім'ях, обтяжених захворюваннями, зчепленими з Х-хромосомою;

2) недиференційована олігофренія (недоумство);

3) звичні викидні і мертвонародження;

4) множинні вроджені вади розвитку у дитини;

5) безпліддя у чоловіків;

6) порушення менструального циклу (первинна аменорея);

7) пренатальна діагностика при віці матері старше 35 років. Матеріалом для патогенетичного дослідження можуть бути: клітини периферичної крові (лімфоцити); фібробласти шкіри; клітини, отримані при амниоцентезе або біопсії хоріона; клітини абортусов, мертвонароджених та ін.

Основа методу - мікроскопічне вивчення хромосом людини. Цитогенетичні дослідження стали широко використовуватися з початку 20-х рр. XX ст. для вивчення морфології і підрахунку хромосом людини, культивування лейкоцитів для отримання метафазних пластинок.

Розвиток сучасної цитогенетики людини пов'язано з іменами цитологів Д. Тіо і А. Левана. У 1956 р вони першими встановили, що у людини 46, а не 48, як думали раніше, хромосом. Ця подія поклала початок широкому вивченню митотических і мейотіческіх хромосом людини.

У 1959 р французькі вчені Д. Лежен, Р. Тюрпен і М. Готьє встановили хромосомну природу хвороби Дауна. У наступні роки були описані багато часто зустрічаються у людини хромосомні хвороби. Цитогенетика стала найважливішим розділом практичної медицини. В даний час ці

тогенетіческій метод застосовується для діагностики хромосомних хвороб, складання генетичних карт хромосом, вивчення мутаційного процесу і ін.

У 1960 р в Денвері (США) була розроблена перша Міжнародна класифікація хромосом людини. В її основу лягли розміри хромосом і положення первинної перетяжки - центромери. Всі хромосоми за формою розділені на метацентріческая, субметацентріческіе і акроцентріческіе і поділені на 7 груп, позначених латинськими літерами А, В, С, В, Е, F і G. Кожна пара хромосома позначена порядковим номером від 1 до 23, окремо виділені статеві хромосоми - X і Y (рис. 3) у жінок дві Х-хромосоми, у чоловіків X і Y-хромосоми. Х-хромосома у жінок не відрізняється від аутосом групи С; Y-хромосома акроцентріческіе, подібна до хромосомами групи С, не має супутників. Довжина короткого плеча може значно змінюватися. Аутосоми групи С і В містять в коротких плечах райони ядерцевого організатора.

У 1971 р на I Празької конференції генетиків в доповненні до Денвера класифікації були представлені методи диференціальної забарвлення хромосом, завдяки яким кожна хромосома набуває свій неповторний малюнок, що допомагає точної ідентифікації.

Основні відомості про морфологію хромосом людини отримані при вивченні їх в метафазі мітозу і профазі-метафазі мейозу. При цьому важливо, щоб кількість клітин, які діляться було досить високо. Найважливіші цитогенетические роботи виконані на лімфоцитах периферичної крові, оскільки культивування лімфоцитів протягом 2-3 діб в присутності фитогемагглютинина дозволяє отримати безліч метафазних пластинок для хромосомного аналізу.

Цитогенетичного аналізу піддають одношарові метафазні пластинки з окремо лежать хромосомами. Для цього діляться клітини обробляють колхіцином і деякими іншими хімічними речовинами (гіпотонічним сольовим розчином, метанол-оцтовим фіксатором і ін.).

Важливим етапом цитогенетичного аналізу є забарвлення отриманих препаратів. Її проводять простими, диференціальними і флуоресцентними методами.

Просте фарбування забезпечує групову ідентифікацію хромосом. Використовується вона для кількісного обліку хромосомних аномалій при визначенні мутагенності середовища (дії радіації, хімічних мутагенів і ін.). За допомогою цього типу забарвлення було відкрито багато хромосомні хвороби, а також хромосомні аберації, що викликають мимовільні аборти, вроджені вади розвитку, канцерогенез і т. П.

У 70-і рр. XX ст. в медичній практиці почали застосовуватися методи диференціального фарбування, що виявляють структурну різнорідність хромосом по довжині, що виражається у вигляді чергування світлих і темних смуг (ЕУ і гетерохроматичному районів). Відзначається, що протяжність і малюнок смуг специфічні для кожної хромосоми.

Диференціальне фарбування хромосом можна проводити радом способів. Спочатку використовували акріхініпрітфлюоресцентное алкилирующее речовина (Ц-метод).


Дія його заснована на здатності метафазних хромосом диференційно пов'язувати флюорохромами. Після фарбування акрихином сегменти набувають яскраве флюоресцирующєє світіння. Малюнок кожної хромосоми специфічний за кількістю, розмірами і положенням по-різному флюоресцирующих сегментів, що і забезпечує ідентифікацію всіх хромосом. За допомогою даного методу забарвлення можна ідентифікувати хроматин з підвищеним вмістом АТ-пар, оскільки вони активніше флюоресцируют. Специфічним перевагою Q - методу є те, що він дозволяє навіть в інтерфазних ядрі ідентифікувати Y-хромосому з яскравого світіння. Для перегляду таких препаратів використовують люмінесцентний мікроскоп.

Надалі був розроблений спосіб забарвлення хромосом без флюоресцентних барвників - G-забарвлення (барвник Гімза). Після попередньої інкубації в сольовому розчині хромосоми обробляються протеазой. В результаті хромосоми набувають сегментований вид завдяки чергуванню темно- і светлоокрашенних ділянок. Механізм утворення сегментів поки недостатньо ясний. Передбачається, що пофарбовані сегменти - це гетерохроматіновие ділянки з повторюваними послідовностями ДНК, а незабарвлені - це еухроматіновие райони з кодують послідовностями ДНК.

До різновидів диференціального фарбування за методом Гімзи відносяться R-окрашиваемость і C-окрашиваемость. Ці різновиди диференціального фарбування отримують при певному зміні часу і умов інкубації препаратів, забарвлених за методом Гимзе. У першому випадку розподіл забарвлених і нефарбованих сегментів буде зворотним тому, що спостерігається при G- і Q - фарбуванні. На R-забарвлених хромосомах гетерохроматіновие райони (центромерного, околоцентромерний і інтерстиціальні) залишаються світлими. У разі ж С-забарвлення виявляються райони структурного або факультативного гетерохроматину. У хромосомах людини ці райони локалізовані в околоцентромерних ділянках, а в Y-хромосомі - в дистальній половині довгого плеча. Найбільш великі блоки С-хроматину є в області вторинних перетяжок аутосом 1,9 і 16, а також в Y-хромосомі. Найдрібнішими центромерного блоками мають Y-хромосома і аутосома 2. Однією з особливостей хромосом людини є асинхронність (неодночасність) реплікації по довжині. У кожній хромосомі є рано і пізно реплікується ділянки. Для виявлення послідовності реплікації застосовується 5-бромдезоксіурідіна - аналог тиміну. Включили його ділянки забарвлюються слабо. Застосовується 5-бром-дезоксіурідіна і для диференціальної забарвлення сестринських хроматид, якщо він вводиться на повний клітинний цикл. В цьому випадку знову утворена хроматида включить цей аналог тиміну і буде забарвлена ​​слабо, а інша (стара) забарвиться інтенсивно. Цей метод дозволяє виявляти ділянки сестринських хроматидного обмінів (схо).

При впливі різними мутагенними факторами число схо збільшується, отже, цей метод вигідний для вивчення мутаційного процесу у людини.

Успіхи молекулярної цитогенетики людини дозволяють розробляти нові методи вивчення хромосом. Так, слід зазначити метод флюоресцентної гібридизації in situ (FISH-метод), який дає FISH можливість досліджувати широке коло питань від локалізації гена до розшифровки складних перебудов між декількома хромосомами. Метод може застосовуватися і для діагностики анеуплоїдій в інтерфазних ядрах.

Таким чином, з'єднання цитогенетичних і молекулярно-генетичних методів в генетиці людини робить майже необмеженими можливості діагностики хромосомних аномалій.

Запитання і завдання

1. Дайте визначення наступним термінам: хромосома, хроматида, хроматин, хромомер, каріотип.

2. У чому відмінність між еухроматин і гетерохроматином? Типи хроматину. Відповідь обґрунтуйте.

3. На яких стадіях мітозу хромосоми добре видно? Чому?

4. Дайте характеристику нормального каріотипу відповідно до Денвера класифікацією.

5. Опишіть методи диференціальної забарвлення хромосом і їх роль в розвитку цитогенетики людини.

6. Яке практичне значення має дослідження статевогохроматину

3.Генетіка соматичних клітин.  Вона вивчає спадковість і мінливість соматичних клітин. Завдяки тому, що ці клітини містять весь обсяг генетичної інформації, на них можна також вивчати генетичні особливості цілісного організму. Генетика соматичних клітин дозволила включити людини в групу експериментальних об'єктів.

Соматичні клітини людини для генетичних досліджень отримують з матеріалу біопсій (прижиттєве висічення тканин або органів) і аутопсії (шматочки тканин або органів від трупів). Найчастіше використовують клітинні культури фібробластів і лімфоїдних клітин.

В даний час застосовують такі методи генетики соматичних (клітин людини:

1) просте культивування;

2) гібридизація;

3) клонування;

4) селекція.

П р о с т о в и к у л ь т і в і р про в а н і е - - розмноження клітин на поживних середовищах з метою отримання їх в достатній кількості для цитогенетичного, біохімічного, імунологічного та інших методів дослідження.

Гібридизація соматичних клітин - це злиття клітин двох різних типів. Гібридизацію можуть проводити між клітинами, отриманими від різних людей, а також клітинами людини з клітинами миші, щури, китайського хом'ячка, морської свинки, мавпи, курки. Спонтанне (довільне) злиття відбувається рідко, тому в змішану культуру додають або частіше вірус Сендай. При злитті клітин утворюється гетерокаріонов (гібридна клітина з двома ядрами різних тиків клітин). Потім ядра цієї клітини можуть злитися з утворенням синкариона (від грец. Syn - разом).

Особливий інтерес представляють гібридні клітини «людина-миша», так як при наступних розподілах вони мають тенденцію до втрати багатьох хромосом людини. Приблизно через 30 поколінь можна знайти клітини, що містять тільки одну-дві пари людських хромосом. Якщо в гібридної клітці відсутня будь-яка хромосома і не відбувається синтез якихось білків, то можна припустити, що гени, що детермінують синтез цих білків, локалізовані в даній хромосомі. Цей метод дозволяє встановити групи зчеплення, а використовуючи хромосомні перебудови (брак і транслокації), з'ясовувати послідовність розташування генів і будувати генетичні карти хромосом людини.

4.Клонірованіе- отримання нащадків однієї клітини (клону), взятої із загальної клітинної маси. Всі клітини будуть з однаковим генотипом. Одним із прикладів методу клонування є отримання гібридом (від лат. Hibrida- - помісь і грец. Oma - пухлина). Гібридома - це клітинний гібрид, отриманий злиттям нормального лимфоцита і пухлинної клітини

Селекція (від лат. Selectio - відбір, вибір) - відбір клітин із заздалегідь заданими властивостями при культивуванні їх на селективних поживних середовищах. Наприклад, якщо використовувати живильне середовище без лактози (але з додаванням інших цукрів), то з великого числа клітин поміщених в неї, може виявитися трохи, здатних існувати без лактози. Надалі можна буде отримати клон цих клітин.

5.Методи дерматоглифики. Являє собою вивчення папілярних візерунків пальців, долонь і стоп для визначення зиготности близнюків, діагностики деяких геномних і хромосомних мутацій (наприклад, хвороби Дауна, Патау та інших); для ідентифікації особистості в криміналістиці, встановлення батьківства в судовій медицині.

6.Блізнецовий метод. Це метод вивчення генетичних закономірностей на близнюках. Він дозволяє оцінити відносну роль (питома вага) генетичних факторів і факторів середовища в розвитку конкретної ознаки або захворювання.

Вперше він був запропонований Ф. Гальюном в 1875 р Близнюковий метод дає можливість визначити внесок генетичних (спадкових) і середовищних факторів (клімат, харчування, навчання, виховання та ін.) В розвитку конкретних ознак або захворювань у людини.

При використанні близнецового методу проводиться порівняння: монозиготних (однояйцевих) близнюків з дизиготних; партнерів в монозиготних парах між собою; даних аналізу близнецовой вибірки із загальною популяцією.

Монозиготних близнюки (МБ) утворюються з однієї зиготи, що розділилася на стадії дроблення на дві (або більше) частини. З генетичної точки зору вони ідентичні, т. Е. Мають однакові генотипами. Монозиготних близнюки завжди однієї статі (рис. 2).

Особливу групу серед МБ складають незвичайні типи близнят: двоголові (як правило, нежиттєздатні), каспофагі ( «сіамські близнюки»). Народились в 1811 р в Сіамі (нині Таїланд) сіамські близнюки Чанг і Енг прожили 63 роки. Вони були одружені на близнюках; Чанг справив на світло 10, а Енг - 12 дітей. Від бронхіту помер Чанг, а через 2 години помер і Енг. Їх пов'язувала тканинна перемичка шириною близько 10 см. Пізніше було встановлено, що ця перемичка складалася з печінкової тканини і пов'язувала дві печінки. Будь-яка хірургічна спроба розділити братів в той час навряд чи була б успішною. В даний час роз'єднують і більш складні зв'язки між близнюками.

Дизиготних близнюки (ДБ) розвиваються в разі, якщо утворюються одночасно дві яйцеклітини, запліднені двома сперматозоїдами.


Природно, що дизиготних близнюки мають різні генотипи. Вони подібні між собою не більше, ніж брати і сестри, т. К. Мають близько 50% ідентичних генів. Загальна частота народження близнюків становить приблизно 1%; з них близько 1/3 припадає на монозиготних близнюків. Відомо, що число народжень монозиготних близнюків схоже в різних популяціях, в той час як для дизиготних близнюків ця цифра істотно різниться. Наприклад, в США дизиготних близнюки народжуються частіше серед негрів, ніж білих. В Європі частота появи дизиготних близнюків становить 8 на 1000 народжень. Однак в окремих популяціях їх буває більше. Найнижча частота народження близнюків, притаманна більшою мірою монголоїдним популяціям, спостерігається в Японії. Відзначається, що частота вроджених вад у близнюків, як правило, вище, ніж у одіночнорожденних.

Вважають, що багатоплідність генетично обумовлене. Однак це справедливо лише для дизиготних близнюків. Фактори, що впливають на частоту народження близнюків, в даний час мало вивчені. Є дані, що показують, що ймовірність народження дизиготних близнюків підвищується зі збільшенням віку матері, а також порядкового номера народження. Вплив віку матері пояснюється, ймовірно, підвищенням рівня гонадотропіну, що приводить до почастішання поліовуляції. Є дані про зниження частоти народження близнюків в індустріальних країнах.

Близнюковий метод включає в себе діагностику зиготности близнюків. В даний час використовуються наступні методи для її встановлення:

1) полісімптомние метод полягає в порівнянні пари близнюків за зовнішніми ознаками (форма брів, носа, губ, вушних раковин, колір волосся, очей і т. П.). Незважаючи на очевидне зручність, цей метод до певної міри суб'єктивний і може давати помилки;

2) Імуногенетичний метод більш складний і грунтується на аналізі груп крові, білків сироватки крові, лейкоцитарних антигенів, чутливості до фенілтіокарбамід і ін. Якщо у близнюків за цими ознаками відмінностей немає, їх вважають монозиготними;

3) достовірним критерієм зиготности близнюків є приживляемость шматочків шкіри. Встановлено, що у дизиготних близнюків така пересадка завжди закінчується відторгненням, в той час як у монозиготних пар відзначається висока приживляемость трансплантантів;

4) метод дерматогліфіки полягає у вивченні папілярних візерунків пальців, долонь і стоп. Ці ознаки строго індивідуальні і не змінюються протягом усього життя людини. Не випадково, що ці показники використовуються в криміналістиці і судовій медицині для впізнання особистості і встановлення батьківства. Подібність дерматогліфічних показників у монозиготних близнюків значно вище, ніж у дизиготних.

Близнюковий метод включає також зіставлення груп моно-і дизиготних близнюків по досліджуваному ознакою. Якщо який-небудь ознака зустрічається у обох близнюків однієї пари, то вона називається конкордантность, якщо ж у одного з них, то пара близнюків називається дискордантній (конкордантность - ступінь подібності, дискордантність - ступінь відмінності).

При зіставленні моно- і дизиготних близнюків визначають коефіцієнт парної конкордантности, який вказує на частку блізнецових пар, в яких вивчається ознака проявився у обох партнерів. Коефіцієнт конкордантности виражається в частках одиниці або у відсотках і визначається

за формулою: K = C / (C + D)

де С - число конкордатний пар

Д - число дискордантних пар.

Порівняння парної конкордантности у моно- і дизиготних близнюків дає відповідь про співвідносних ролі спадковості і середовища в розвитку тієї чи іншої ознаки або хвороби. При цьому виходять із припущення, що ступінь конкордантности достовірно вище у монозиготних, ніж у дизиготних близнюків, якщо спадкові чинники мають домінуючу роль в розвитку ознаки (див. Табл. 1).

Таблиця 1. Конкордантность деяких ознак людини у однояйцевих (ПРО) і двуяйцових (ДБ) близнюків

  ознаки Конкордантность,%
  ПРО   ДБ
  нормальні
  Група крові
  Колір очей 99,5
  Колір волосся
  Паппілярние візерунки
  патологічні
  клишоногість
  "Заяча губи"
  Природжений вивих стегна
  паралітичний поліомієліт
  Бронхіальна астма 4,8
  кір
  Епідемічний паротит
  туберкульоз
  дифтерія
  епілепсія
  шизофренія
  гіпертонія
  ревматизм 20,3 6,1

Якщо значення коефіцієнта конкордантности приблизно близько у монозиготних і дизиготних близнюків, то вважають, що розвиток ознаки визначається, головним чином, негенетичними факторами, т. Е. Умовами середовища.

Якщо в розвитку досліджуваного ознаки беруть участь як генетичні, так і негенетичні фактори, то у монозиготних близнюків матимуть місце певні внутріпарние відмінності. При цьому будуть зменшуватися відмінності між моно- і дизиготних близнюками за ступенем конкордантности. В цьому випадку вважають, що до розвитку ознаки є спадкова схильність. Для кількісної оцінки ролі спадковості і середовища в розвитку тієї чи іншої ознаки використовують різні формули. Найчастіше користуються коефіцієнтом успадкованого, який обчислюється за формулами:

Н = КМБ - КДБ: 100 - КДБ (у відсотках);

Н = КМБ - КДБ: 1 - КДБ (в частках одиниці),

де Н - коефіцієнт успадкованого,

К - коефіцієнт парної конкордантности

в групі монозиготних або дизиготних близнюків.

Залежно від значення Н судять про вплив генетичних факторів і факторів середовища на розвиток ознаки. Наприклад, якщо значення Н близько до нуля, вважають, що розвиток ознаки зумовлено тільки факторами зовнішнього середовища. При значенні Н від 1 до 0,7 - спадкові чинники мають домінуюче значення в розвитку ознаки або хвороби; середнє значення Н від 0,4 до 0,7 свідчить про те, що ознака розвивається під дією факторів зовнішнього середовища при наявності генетичної схильності.

Розглянемо кілька прикладів. Як вже було зазначено, групи крові у людини повністю обумовлені генотипом і не змінюються під впливом середовища. Коефіцієнт успадкованого дорівнює 100%. За деякими морфологічними ознаками (формою носа, брів, губ і вух, кольору очей, волосся і шкіри) монозиготних близнюки конкордантность в 97-100%, а дизиготні (в залежності від ознаки) - в 70-20% випадків. Конкордантность МБ по захворюваності на шизофренію дорівнює 70%, а у ДБ - 13%. Тоді Н = (70 - 13): (100 - 13) - 0,65 або 65%. В даному випадку переважають генетичні фактори, але істотну роль грають і умови середовища.

За допомогою близнецового методу виявлено значення генотипу і середовища в патогенезі багатьох інфекційних хвороб. Так, при захворюванні на кір і коклюш провідне значення мають інфекційні фактори, а при туберкульозної інфекції істотно впливає генотип. Дослідження, що проводяться на близнюках, допоможуть відповісти на такі питання, як вплив спадкових факторів і факторів середовища на тривалість життя людини, розвиток обдарованості, чутливість до лікарських препаратів і ін.

В даний час блізнецовий метод в генетиці людини використовується в поєднанні з іншими методами генетичного аналізу.

Запитання і завдання

1. У чому відмінності між монозиготними і дизиготних близнюками?

2. Наведіть основні методи діагностики моно- та Дізі-готності.

3. Застосуйте блізнецовий метод для аналізу альтернативних ознак.

4. Наведіть приклади конкордантности близнюків при деяких інфекційних та полифакториальное захворюваннях.

7.Біохіміческіе методи.  Вони дозволяють виявити зміни в обміні речовин для уточнення діагнозу захворювання, гетерозиготного носійства. Наприклад, гетерозиготні носії рецесивного алеля фенілкетонурії реагують на введення фенілаланіну сильнішим підвищенням концентрації амінокислоти в плазмі, ніж нормальні гомозиготи. Цей метод використовують в медико-генетичному консультуванні для визначення ймовірності народження дитини з спадковим захворюванням.

Захворювання, в основі яких лежить порушення обміну речовин, складають значну частину спадкової патології (фенілкетонурія, галактоземія, алкаптонурія і ін.).

Припустити наявність у хворого спадкового дефекту обміну можна за такими ознаками:

1) розумова відсталість, ізольована або в поєднанні з патологією інших органів;

2) порушення психічного статусу;

3) порушення фізичного розвитку;

4) судоми, м'язова гіпо- або гіпертонія, порушення ходи і координації рухів, жовтяниця, гіпо- або гіперпігментація;

5) непереносимість окремих харчових продуктів і лікарських препаратів, порушення травлення і ін.

8.Популяціонно-статистичний метод.

Одним з важливих в сучасній генетиці напрямків є популяційна генетика. Вона вивчає генетичну структуру популяцій, їх генофонд, взаємодія факторів, що обумовлюють сталість і зміна генетичної структури популяцій. Під популяцією в генетиці розуміється сукупність вільно перехресних особин одного виду, що займають певний Ариал і мають спільний генофондом в ряду поколінь. Генофонд - це вся сукупність генів, що зустрічаються у особин даної популяції.

У медичній генетиці популяції статистичний метод використовується при вивченні спадкових хвороб населення, частоти нормальних і патологічних генів, генотипів і фенотипів в популяціях різних місцевостей, країн і міст. Крім того, цей метод вивчає закономірності поширення спадкових хвороб в різних за будовою популяціях і можливість прогнозувати їх частоту в наступних поколіннях.

Популяційно-статистичний метод використовується для вивчення:

Частоти генів в популяції, включаючи частоту спадкових хвороб;

Закономірності мутаційного процесу;

Роль спадковості і середовища у виникненні хвороб зі спадковою схильністю;

Впливу спадкових і середовищних факторів у створенні фенотипічного поліморфізму людини за багатьма ознаками і ін.

Використання для популяції статистичного методу включає правильний вибір популяції, збір матеріалу та статистичний аналіз отриманих результатів.

В основі методу лежить закономірність, встановлена ​​в 1908 р англійським математиком Дж. Харді і німецьким лікарем В. Вайнбергом для ідеальної популяції. Виявлена ​​ними закономірність отримала назву закону Харді- Вайнберга.

Для ідеальної популяції характерні такі особливості: велика чисельність популяції, вільне схрещування (панмиксия) організмів, відсутність відбору і мутаційного процесу, відсутність міграцій в популяцію і з неї. В ідеальній популяції співвідношення частоти домінантних гомозигот (АА), гетерозигот (Аа) і рецесивних гомозигот (аа) зберігається постійним з покоління в покоління, якщо ніякі еволюційні фактори не порушують цю рівновагу. У цьому основний зміст закону Харді- Вайнберга. При зміні будь-якого з цих умов рівноваги співвідношення чисельності генотипів в популяції порушується. До цих умов відносяться родинні шлюби, мутації, дрейф генів, відбір, міграції та інші фактори. Однак це не знижує значення закону Харді- Вайнберга. Він є основою при розгляді генетичних перетворень, що відбуваються в природних і штучно створених популяціях рослин, тварин і людини.

Співвідношення чисельності різних генотипів і фенотипів в панміктіческой популяції визначається за формулою бінома Ньютона:

(P + q) 2 = p 2 + 2pq + q 2; (P + q) 2 = 1

де р - частота домінантного алеля А;

q - частота рецесивного алеля а;

р 2 - частота генотипу АА (гомозигот за домінантним алелем);

q 2 - частота генотипу аа (гомозиготи по рецесивним аллели).

Відповідно до закону Харді- Вайнберга частота домінантних гомозигот (АА) дорівнює квадрату ймовірності народження домінантного алеля, частота гетерозигот (Аа) - подвоєному добутку ймовірності народження домінантного і рецесивного алелів. Частота народження рецесивних гомозигот (аа) дорівнює квадрату ймовірності рецесивного алеля.

Таким чином, для популяції статистичний метод дає можливість розрахувати в популяції людини частоту нормальних і патологічних генів-гетерозигот, домінантних і рецесивних гомозигот, а також частоту нормальних і патологічних фенотипів, т. Е. Визначити генетичну структуру популяції.

Важливим фактором, що впливає на частоту алелів в нечисленних популяціях і в изолятах, є генетико-автоматичні процеси, або дрейф генів. Це явище було описано в 30-х рр. Н. П. Дубиніним і Д. Д. Ромашева (СРСР), С. Райтом і Р. Фішером (США). Воно виражається в випадкових змінах - частоти алелів, які пов'язані зі своїми селективної цінністю і дією природного відбору. В результаті дрейфу генів адаптивні аллели можуть бути елімінувати з популяції, а менш адаптивні і навіть патологічні (в силу випадкових причин) можуть зберегтися і досягти високих концентрацій. В результаті в популяції може відбуватися швидке і різке зростання частот рідкісних алелей.

Генетико-автоматичні процеси найбільш інтенсивно протікають при нерівномірному розмноженні особин в популяції. Коливання чисельності популяції нерідко спостерігається у комах, гризунів та інших тварин у вигляді так званих «хвиль життя». В окремі сприятливі роки чисельність їх сильно зростає, а потім різко падає. Причинами можуть бути розвиток захворювань, нестача їжі, зниження температури та ін. В результаті спаду чисельності популяції або в ізольованих популяціях зменшується гетерозиготність і зростає генетична однорідність популяції.

Прикладом дії дрейфу генів в людських популяціях може служити «ефект родоначальника». Він спостерігається, якщо структура популяції формується під впливом алелей обмеженого числа сімей. У таких популяціях нерідко спостерігається висока частота аномального гена, що зберігся в результаті випадкового дрейфу генів. Можливо, що наслідком дрейфу генів є різна частота резус-негативних людей в Європі (14%) і в Японії (1%), нерівномірне поширення спадкових хвороб за різними групами населення земної кулі. Наприклад, в деяких популяціях Швеції широко поширений ген Юве-нільной ідіотії, в Південній Африці - ген порфі-рії, в Швейцарії - ген спадкової глухоти та ін.

Близькоспоріднені шлюби (інбридинг) значно впливають на генотипический склад популяції. Такі шлюби найчастіше укладаються між племінницею і дядьком, двоюрідними братом і сестрою. Близькоспоріднені шлюби заборонені в багатьох країнах. Це пов'язано з високою ймовірністю народження дітей зі спадковою патологією. Родичі, маючи спільне походження, можуть бути носіями одного і того ж рецесивного патологічного гена, і при шлюбі двох здорових гетерозигот ймовірність народження хворої дитини стає високою.

Нові гени можуть надходити в популяцію в результаті міграції (потоку генів), коли особини з однієї популяції переміщаються в іншу і схрещуються з представниками даної популяції. Реальні популяції рідко бувають повністю ізольованими. Завжди відбувається деяке пересування особин з однієї популяції в іншу. Воно може бути не тільки активним, але і пасивним (перенесення насіння птахами). Іноді людина навмисне перемішує популяції. Наприклад, в Сибіру для поліпшення місцевих соболів в їх популяції випускають баргузинских соболів з дуже темним забарвленням хутра, більш цінується в хутряній промисловості. Це призводить до зміни частоти алелей в основній популяції і серед «іммігрантів». У локальних популяціях частота алелей може змінюватися, якщо у старожилів і прибульців вихідні частоти алелей різні. Аналогічні процеси відбуваються і в людських популяціях.

У США потомство від змішаних шлюбів між білими і неграми відноситься до негритянського населення. За даними Ф. Айала і Дж. Кайгер (1988) частота аллеля, контролюючого резус-фактор у білого населення, становить 0,028. В африканських племенах, від яких походить сучасна негритянське населення, частота цього алеля дорівнює 0,630. Предки сучасних негрів США були вивезені з Африки 300 років тому (близько 10 поколінь). Частота алеля у сучасного негритянського населення Америки становить 0,446. Таким чином, потік генів від білого населення до негритянського йшов зі швидкістю 3,6% за 1 покоління. В результаті через 10 поколінь частка генів африканських предків становить зараз 0,694 загального числа генів сучасного негритянського населення США. Близько 30% генів американські негри успадкували від білого населення. Очевидно, потік генів між білим і негритянським населенням був значним.

Нарешті, варто коротко розглянути, як впливають на генетичну структуру популяцій мутаційний процес і відбір. Мутації як фактор еволюції забезпечують приплив нових алелей в популяції. За зміною генотипу мутації поділяють на генні (або точкові), внутріхромосомние і міжхромосомні, геномні (зміна числа хромосом.). Генні мутації можуть бути прямими (А а) і зворотними (а А). Частота виникнення прямих мутацій значно вище зворотних. Одні і ті ж гени можуть мутувати багаторазово. Крім того, один і той же ген може змінюватися в кілька алельних станів, утворюючи серію множинних алелей (А а1, а2, а3, аn). Вивчення частоти мутацій, що обумовлюють у людини такі важкі хвороби, як гемофілія, ретинобластома, пігментна ксеродерма та ін., Дає підставу вважати, що частота виникнення патологічних мутацій окремого гена становить близько 1 -2 на 100 тис. Гамет за покоління. З огляду на загальну кількість генів у людини (близько 100 тис.), Сумарна мутабільність - величина чимала. Частота мутацій може значно зрости при дії на організм деяких фізичних і хімічних факторів (мутагенів). Хімічні мутагени виявлені серед промислових отрут, інсектицидів, гербіцидів, харчових добавок і ліків. Більшість канцерогенних речовин також мають мутагенну дію. Крім того, багато біологічні чинники, наприклад, віруси і живі вакцини, а також гістамін і стероїдні гормони, що виробляються в організмі людини, можуть індукувати мутації. Сильними мутагенами є різні види випромінювань (рентгенівські і γ-промені, β-частинки, нейтрони і ін.), Здатні викликати генні і хромосомні мутації у людини, про що свідчать наслідки аварії на ЧАЕС.

До факторів, що порушує сталість генетичної структури популяцій, відноситься і природний відбір, що викликає спрямована зміна генофонду шляхом елімінації з популяції менш пристосованих особин або зниження їх плодючості. Розглянемо вплив відбору на прикладі домінантною патології - ахондроплазії (карликовості). Ця хвороба добре вивчена в популяціях Данії. Хворі мають знижену життєздатність і вмирають в дитячому віці, т. Е. Усуваються природним відбором з популяції. Ті, що вижили карлики рідше одружуються і мають мало дітей. Аналіз показує, що близько 20% генів ахондроплазії не передається від батьків дітям, а 80% цих генів елімінуються з популяції. З цих даних випливає, що ахондроплазия не робить істотного впливу на структуру популяції.

Більшість мутантних генотипів мають низьку селективну цінність і потрапляють під дію відбору. За даними В. Маккьюсика (1968), близько 15% плодів гинуть до народження, 3% дітей помирає, не досягнувши статевої зрілості, 20% помирають до вступу в шлюб, в 10% випадків шлюб залишається безплідним.

Однак не кожен мутантний ген знижує селективність

1.Генеалогіческій метод.2.Блізнецовий метод.3.Метод дерматогліфікі.4.Цітогенетіческій метод.5.Метод гібридизації соматичних клеток.6.Онтогенетіческій метод.7.Популяціонно-статистичний метод.8.Метод моделірованія.9.Іммунологіческій метод.10 .Біохіміческій метод.

Генеалогічний метод: або вивчення родоводів передбачає простеження ознаки в сім'ї або роду із зазначенням типу родинних зв'язків між членами родоводу. У медичній генетиці цей метод зазвичай називають клініко-генеалогічним, оскільки мова йде про спостереження патологічних ознак з допомогою прийомів клінічного обстеження. Генеалогічний метод відноситься до найбільш універсальним методам в генетиці людини. Він широко застосовується при вирішенні теоретичних і практичних проблем.Суть генеалогічного методу зводиться до з'ясування родинних зв'язків і простежуванню ознаки серед близьких і далеких прямих і непрямих родичів. Технічно він складається з двох етапів: складання родоводів і генеалогічного аналізу.

Близнюковий метод дослідження: Дослідження близнюків - один з основних методів генетики людини. Існують однояйцеві близнюки, що виникають з однієї яйцеклітини, заплідненої одним сперматозоїдом. Виникають вони через поділ зиготи на два генетично ідентичних один одному і завжди одностатевих зародиша.Разнояйцовие близнюки розвиваються з різних яйцеклітин, запліднених різними сперматозоїдами. Генетично вони розрізняються як брати і сестри одних батьків

За допомогою близнецового методу можна вивчити:

1) Роль спадковості і середовища у формуванні фізіологічних і патологічних особливостей організму. Зокрема, вивчення спадкової передачі людьми деяких хвороб. Вивчення експресивності і пенетрантности генів, що викликають спадкові захворювання.

2) Конкретні чинники, які посилюють або послаблюють вплив зовнішнього середовища.

3) Кореляцію ознак і функцій.

Метод дерматогліфіки: ето наука, що вивчає спадкову обумовленість малюнків, які утворюють лінії шкіри на кінчиках пальців, долонях і підошвах людини.

Виявилося, що у кожного народу, у кожної раси, у кожної людини малюнки мають свої особливості, і на долонях вони строго індивідуальні. На це вперше звернув увагу Ф. Гальтон, який запропонував англійської кримінальної поліції за відбитками пальців ідентифікувати злочинців. Дерматогліфічні дослідження мають важливе значення в криміналістиці, в визначенні зиготности близнюків, в діагностиці ряду спадкових захворювань, а так само в окремих випадках спірного батьківства.

Цитогенетичний метод: Цей метод дозволяє за допомогою мікроскопа досліджувати структури клітини - хромосоми. За допомогою методу мікроскопії вивчений каріотип організму людини (хромосомний набір клітин організму). Встановлено, що багато захворювань і дефекти розвитку пов'язані з порушенням числа хромосом і їх будови. Цей метод дозволяє вивчити також дію мутагенів на склад і будова хромосом.

Гібридизація соматичних клітин: Гібридні клітини мають певні властивості, що дозволяють визначати локалізацію гена або зчеплення гена. Втрата хромосом людини з деяких типів гібридних клітин дозволяє отримувати клони з відсутністю певної хромосоми. Найбільш споживані гібриди соматичних клітин людина - миша.

Онтогенетический метод: Дозволяє вивчити закономірності прояву якої-небудь ознаки або захворювання в процесі індивідуального розвитку. Виділяють кілька періодів розвитку людини. Антенатальний (розвиток до народження) і постнатальний.

Популяційно-статистичний метод дослідження:   Являє собою метод математичного підрахунку тих чи інших генів і відповідних ознак в певних популяціях. Теоретичною основою даного методу є закон Харді-Вайнберга.

метод моделювання Закон гомологічних рядів М. І. Вавилова (види і роди генетично близькі володіють схожими рядами спадкової мінливості) дозволяє з певними обмеженнями екстраполювати експериментальні дані на людину.

Імунологічний метод дослідження : Цей метод заснований на вивченні антигенного складу клітин і рідин людського організму - крові, слини, шлункового соку і т.п. Найчастіше досліджують антигени формених елементів крові: еритроцитів, лейкоцитів, тромбоцитів, а також білків крові. Різні види антигенів еритроцитів утворюють системи груп крові.

Біохімічний метод: Дозволяє, з одного боку, вивчити кількість ДНК в клітинах людини в нормі та патології, з іншого - визначати спадкові дефекти обміну речовин. пр-р фенілкетанурія

Екзаменаційний білет № 32

1.Фактори мікроеволюції. Елементарні еволюційні фактори:

- мутаційний процес (Постійна мутационная мінливість і комбінації при схрещуванні дають нові поєднання генів в генофонді, що неминуче викликає спадкові зміни в популяції. Мутаційний процес постійно збільшує генетичну гетерогенність популяції, внаслідок збереження рецесивних мутацій в гетерозиготах. Але сам мутаційний процес без участі інших чинників еволюції не може направляти зміна природної популяції. Він є лише постачальником елементарного еволюційного матеріалу.

-Популяційні хвилі. Дрейф генів ( Популяційних хвилями називають періодичні коливання чисельності особин популяції. Причинами цих коливань можуть бути різні абіотичні і біотичні фактори середовища. При різкому скороченні чисельності популяції (сезонні коливання, скорочення ресурсів) серед живих нечисленних особин можуть бути рідкісні генотипи. Якщо в подальшому чисельність відновиться за рахунок цих особин, то це призведе до випадкового зміни частот генів в генофонді. Таким чином, популяційні хвилі є постачальником еволюційного матеріалу. Якщо популяція мала за чисельністю, то в результаті випадкових подій деякі особини незалежно від своєї генетичної конституції можуть залишити або не залишити потомство, внаслідок чого частоти деяких генів можуть різко змінюватися за одне покоління. Випадкова зміна частот генів в генофонді популяції називається дрейф генів.

-ізоляція (обумовлена ​​виникненням різноманітних чинників, що перешкоджають вільному схрещування. Розмноження йде переважно в межах ізоляту, припиняється обмін генетичною інформацією з іншими групами. Це сприяє закріпленню початковій стадії зміни генофонду обособившейся групи, становленню її як самостійної генетичної системи. Розрізняють просторову і біологічну ізоляцію.

Просторова ізоляція пов'язана з територіально-географічними (водні перешкоди, гірські хребти, місця непридатні для життя) і екологічними (розселення по різних екологічних нішах) факторами роз'єднання популяції. Значення просторової ізоляції залежить від величини індивідуальної активності особин виду.

До біологічної ізоляції можуть ставитися особливості поведінки, зміни будови і фізіологічної активності, термінів розмноження і ряду інших чинників, що перешкоджають схрещуванню. Після запліднення можливі порушення кон'югації хромосом і ряд інших змін, що призводять до розвитку повністю або частково стерильних гібридів, а також гібридів зі зниженою жізнеспособностью.Еволюціонное значення різних форм ізоляції полягає в тому, що вона закріплює і підсилює генетичні відмінності між популяціями.

Зміни частот генів, викликані розглянутими вище чинниками еволюції, носять випадковий, ненаправлений характер і навіть їхня спільна дія не призводить до стійкого здійснення спрямованого процесу еволюції. Напрямних фактором є природний відбір .-Природний відбір (Принцип природного відбору Дарвіна має основоположне значення в еволюційної теорії. Природний відбір є спрямованим, рушійним фактором еволюції органічного світу. В даний час уявлення про природний добір поповнені новими фактами, розширити і поглибити. Природний відбір слід розуміти як виборче виживання і можливість залишення потомства окремими особинами. Біологічне значення особини, що дала потомство, визначається внеском її генотипу в генофонд популяції. Відбір діє в популя ції, його об'єктами є фенотип окремих особин. Фенотип організму формується на основі реалізації інформації генотипу в певних умовах середовища.

Використання цього методу можливо в тому випадку, коли відомі прямі родичі - батьки володаря спадкової ознаки ( пробанда) По материнській і батьківській лініях в ряду поколінь або нащадки пробанда також в декількох поколіннях. При складанні родоводів в генетиці використовується певна система позначень. Після складання родоводу проводиться її аналіз з метою встановлення характеру успадкування ознаки, що вивчається.

Умовні позначення, прийняті при складанні родоводів:
1 - чоловік; 2 - жінка; 3 - стать не з'ясований; 4 - володар досліджуваного ознаки; 5 - гетерозиготний носій досліджуваного рецесивного гена; 6 - шлюб; 7 - шлюб чоловіка з двома жінками; 8 - споріднений шлюб; 9 - батьки, діти і порядок їх народження; 10 - дизиготних близнюки; 11 - монозиготних близнюки.

Завдяки генеалогічному методу були визначені типи успадкування багатьох ознак у людини. Так, по аутосомно-домінантним типом успадковуються полідактилія (збільшена кількість пальців), можливість згортати мову в трубочку, брахидактилия (короткопалость, обумовлена ​​відсутністю двох фаланг на пальцях), веснянки, раннє облисіння, зрощені пальці, заяча губа, вовча паща, катаракта очей, крихкість кісток і багато інших. Альбінізм, руде волосся, схильність поліомієліту, цукровий діабет, вроджена глухота і інші ознаки успадковуються як аутосомно-рецесивні.

Домінантний ознака - здатність згортати язик в трубочку (1) і його рецесивний аллель - відсутність цієї здатності (2).
3 - родовід по полідактилії (аутосомно-домінантне успадкування).

Цілий ряд ознак успадковується сцепленно з підлогою: Х -сцепленное спадкування - гемофілія, дальтонізм; Y -сцепленное - гіпертрихоз краю вушної раковини, перетинчасті пальців ніг. Є ряд генів, локалізованих в гомологічних ділянках Х - іY -хромосом, наприклад загальна колірна сліпота.

Використання генеалогічного методу показало, що при родинному шлюбі, в порівнянні з неспоріднених, значно зростає ймовірність появи каліцтв, мертвонароджень, ранньої смертності серед нащадків. У родинних шлюбах рецесивні гени частіше переходять в гомозиготний стан, в результаті розвиваються ті чи інші аномалії. Прикладом цього є успадкування гемофілії в царських будинках Європи.


  - гемофилик; - жінка-носій.

  • Близнюковий

Цей метод використовують в генетиці людини для з'ясування ступеня спадкової обумовленості досліджуваних ознак. Близнюки можуть бути однояйцевими (утворюються на ранніх стадіях дроблення зиготи, коли з двох або рідше з більшої кількості бластомерів розвиваються повноцінні організми). Однояйцеві близнюки генетично ідентичні. Коли дозрівають і потім запліднюються різними сперматозоїдами дві або рідше більшу кількість яйцеклітин, розвиваються разнояйцевие близнюки. Разнояйцевие близнюки подібні між собою не більше ніж брати і сестри, народжені в різний час. Частота появи близнюків у людей складає близько 1% (1/3 однояйцевих, 2/3 різнояйцевих); переважна більшість близнюків є двійнятами.
Так як спадковий матеріал однояйцевих близнюків однаковий, то відмінності, які виникають у них, залежать від впливу середовища на експресію генів. Порівняння частоти подібності за низкою ознак пар одно-і різнояйцевих близнюків дозволяє оцінити значення спадкових факторів і факторів середовища в розвитку фенотипу людини.

Близнюками називають одночасно народжених дітей. вони бувають монозиготними  (Однояйцевими) і дизиготних  (Різнояйцевими).

Монозиготних близнюки розвиваються з однієї зиготи (1), яка на стадії дроблення розділилася на дві (або більше) частини. Тому такі близнята генетично ідентичні і завжди однієї статі. Монозиготних близнюки характеризуються великим рівнем ( конкордантность) За багатьма ознаками.

Дизиготних близнюки розвиваються з двох або більше одночасно овуліровавшіх і запліднених різними сперматозоїдами яйцеклітин (2). Тому вони мають різні генотипи і можуть бути як одного, так і різної статі. На відміну від монозиготних, дизиготних близнюки характеризуються дискордантних - відмінністю за багатьма ознаками. Дані про конкордантности близнюків за деякими ознаками наведені в таблиці.

ознакиКонкордантность,%
монозиготних близнюки дизиготних близнюки
нормальні
Група крові (АВ0) 100 46
Колір очей99,5 28
Колір волосся97 23
патологічні
клишоногість32 3
«Заяча губа»33 5
Бронхіальна астма 19 4,8
кір98 94
туберкульоз37 15
епілепсія67 3
шизофренія70 13

Як видно з таблиці, ступінь конкордантности монозиготних близнюків по всіх наведених ознаками значно вище, ніж у дизиготних, однак вона не є абсолютною. Як правило, дискордантність монозиготних близнюків виникає в результаті порушень внутрішньоутробного розвитку одного з них або під впливом зовнішнього середовища, якщо вона була різною.

Завдяки блізнецовий метод, була з'ясована спадкова схильність людини до ряду захворювань: шизофренії, епілепсії, цукрового діабету та інших.

Спостереження за монозиготними близнюками дають матеріал для з'ясування ролі спадковості і середовища в розвитку ознак. Причому під зовнішнім середовищем розуміють не тільки фізичні фактори середовища, а й соціальні умови.

  • П опуляціонно-статистичний

Методи генетики популяцій широко застосовують у дослідженнях людини. Внутрішньосімейний аналіз захворюваності невіддільний від вивчення спадкової патології, як в окремих країнах, так і у відносно ізольованих групах населення. Вивчення частоти генів і генотипів в популяціях становить предмет популяційно-генетичного дослідження. Це дає інформацію про ступінь гетерозиготності і поліморфізму людських популяцій, виявляє розходження частот алелів між різними популяціями.
Вважають, що закон Харді? Вайнберга свідчить про те, що спадкування як таке не змінює частоти алелей в популяції. Цей закон цілком придатний для аналізу великих популяцій, де йде вільне схрещування. Сума частот алелей одного гена, згідно з формулою Харді? Вайнберга р + q = 1, в генофонді популяції є величиною постійною. Сума частот генотипів алелей даного гена p2 + 2pq + q2 = 1 також величина постійна. При повному домінуванні, встановивши в данной.популяціі число рецесивних гомозигот (q2? Число гомозиготних "особин за рецесивним гену з генотипом аа), досить витягти квадратний корінь з отриманої величини, і ми знайдемо частоту рецесивного алеля а. Частота домінантного алелі А складе р = 1 - q. Обчисливши, таким чином, частоти алелей а і а, можна визначити частоти відповідних генотипів в популяції (р2 = АА; 2рq = Аа). Наприклад, за даними ряду вчених, частота альбінізму (успадковується як аутосомний рецесивний ознака) становить 1 : 20 000 ( q2). Отже, частота алелі a в генофонд буде q2 = l / 20000 = / l4l і тоді частота алелі А буде

p = 1-q. p = 1. p = 1 - 1/141 = 140/141.

В цьому випадку частота гетерозиготних носіїв гена альбінізму (2pq) складе 2 (140/141) x (1/141) = 1/70, або 1,4%
Статистичний аналіз поширення окремих спадкових ознак (генів) у популяціях людей в різних країнах дозволяє визначити адаптивну цінність конкретних генотипів. Одного разу виникнувши, мутації можуть передаватися потомству протягом багатьох поколінь. Це призводить до поліморфізму (генетичної неоднорідності) людських популяцій. Серед населення Землі практично неможливо (за винятком однояйцевих близнюків) знайти генетично однакових людей. В гетерозиготному стані в популяціях перебуває значна кількість рецесивних алелей (генетичний вантаж), що обумовлюють розвиток різних спадкових захворювань. Частота їх виникнення залежить від концентрації рецесивним гена в популяції і значно підвищується при укладанні близькоспоріднених шлюбів.

  • Дермотогліфіческій

У 1892р. Ф.Гальтона в якості одного з методів дослідження людини був запропонований метод вивчення шкірних гребішковою візерунків пальців і долонь, а також згинальних долонних борозен. Він встановив, що зазначені візерунки є індивідуальною характеристикою людини і не змінюються протягом життя.В даний час встановлена ​​спадкова обумовленість шкірних візерунків, хоча характер успадкування остаточно не вияснен.вероятно, ознака успадковується по полігенною тіпу.Дерматогліфіческіе дослідження важливі при ідентифікації близнюків. Вивчення людей з хромосомними захворюваннями виявило у них специфічні зміни не тільки малюнків пальців і долонь, а й характеру основних згинальних борозен на шкірі долонь. Менш вивчені дерматогліфічні зміни при генних болезнях.В основному ці методи генетики людини застосовують з метою встановлення батьківства.

Вивчення відбитків кожного малюнка долонь і стоп. При існуючих індивідуальних відмінностях в відбитках пальців, обумовлених особливостями розвитку індивіда, розрізняють, кілька основних класів їх.Своєрідні зміни відбитків пальців і візерунка долоні відзначені при ряді спадково-дегенеративних захворювань нервової системи.Характерним для хвороби Дауна є мавпяча (чотирипала) складка, що представляє лінію, що проходить через всю долоню в поперечному напрямку.В даний час метод застосовується в основному в судовій медицине.

  • біохімічний

Спадкові захворювання, які обумовлені генними мутаціями, що змінюють структуру або швидкість синтезу білків, зазвичай супроводжуються порушенням вуглеводного, білкового, ліпідного та інших типів обміну речовин. Спадкові дефекти обміну можна діагностувати за допомогою визначення структури зміненого білка або його кількості, виявлення дефектних ферментів або виявлення проміжних продуктів обміну речовин в позаклітинних рідинах організму (крові, сечі, поті і т.д.). Наприклад, аналіз амінокислотних послідовностей мутационно змінених білкових ланцюгів гемоглобіну дозволив виявити кілька спадкових дефектів, що лежать в основі ряду захворювань,? гемоглобінозов. Так, при серповидноклеточной анемії у людини аномальний гемоглобін внаслідок мутації відрізняється від нормального заміною тільки однієї амінокислоти (глутамінової кислоти на валін).
У практиці охорони здоров'я крім виявлення гомозиготних носіїв мутантних генів існують методи виявлення гетерозиготних носіїв деяких рецесивних генів, що особливо важливо при медико-генетичному консультуванні. Так, у фенотипно нормальних гетерозигот по фенілкетонурії (рецесивний мутантний ген; у гомозигот порушується обмін амінокислоти фенілаланіну, що призводить до розумової відсталості) після прийому фенілаланіну виявляється підвищений його вміст в крові. При гемофілії гетерозиготное носійство мутантного гена може бути встановлено за допомогою визначення активності ферменту, зміненого в результаті мутації.

  • цитогенетичний

Цитогенетичний метод використовують для вивчення нормального каріотипу людини, а також при діагностиці спадкових захворювань, пов'язаних з геномних і хромосомними мутаціями. Крім того, цей метод застосовують при дослідженні мутагенного дії різних хімічних речовин, пестицидів, інсектицидів, лікарських препаратів та ін.
В період поділу клітин на стадії метафази хромосоми мають більш чітку структуру і доступні для вивчення. Диплоїдний набір людини складається з 46 хромосом: 22 пар аутосом і однієї пари статевих хромосом (XX? У жінок, XY? У чоловіків). Зазвичай досліджують лейкоцити периферичної крові людини, які поміщають в спеціальну живильне середовище, де вони діляться. Потім готують препарати і аналізують число і будова хромосом. Розробка спеціальних методів забарвлення значно спростила розпізнавання всіх хромосом людини, а в сукупності з генеалогічним методом і методами клітинної та генної інженерії дала можливість співвідносити гени з конкретними ділянками хромосом. Комплексне застосування цих методів лежить в основі складання карт хромосом людини. Цитологічний контроль необхідний для діагностики хромосомних хвороб, пов'язаних з ансуплоідіей і хромосомними мутаціями. Найбільш часто зустрічаються хвороба Дауна (трисомія по 21-й хромосомі), синдром Клайнфелтера (47 XXY), синдром Шершевского? Тернера (45 ХО) і ін. Втрата ділянки однієї з гомологічних хромосом 21-ї пари призводить до захворювання крові? хронічного мієлолейкоз.
При цитологічних дослідженнях інтерфазних ядер соматичних клітин можна виявити так зване тільце Баррі, або статевий хроматин. Виявилося, що статевий хроматин в нормі є у жінок і відсутній у чоловіків. Він являє собою результат гетерохроматізаціі однієї з двох Х-хромосом у жінок. Знаючи цю особливість, можна ідентифікувати статеву приналежність і виявляти аномальне кількість Х-хромосом.
Виявлення багатьох спадкових захворювань можливо ще до народження дитини. Метод пренатальної діагностики полягає в отриманні навколоплідної рідини, де знаходяться клітини плоду, і в подальшому біохімічному і цитологічному визначенні можливих спадкових аномалій. Це дозволяє поставити діагноз на ранніх термінах вагітності і прийняти рішення про се продовження або переривання.

  • Гібридизація соматичних клітин

За допомогою цих методів вивчають спадковість і мінливість соматичних клітин, що компенсує неможливість застосування до людини гибридологического аналізу. Ці методи, засновані на розмноженні цих клітин в штучних умовах, аналізувати генетичні процеси в окремих клітинах організму, і завдяки повноцінності генетичного матеріалу використовувати їх для вивчення генетичних закономірностей цілого організму.

У генетичних дослідженнях людини використовують такі прийоми:

  1. культивування - дозволяє отримати достатню кількість генетичного матеріалу для різних досліджень;
  2. клонування - отримання нащадків однієї клітини;
  3. селекція соматичних клітин за допомогою штучних середовищ використовується для відбору клітин з важливими дослідника властивостями;
  4. гібридизація соматичних клітин заснована на злитті спільно культивованих клітин різних типів.

Гібридні клітини, що містять 2 повних генома, при розподілі зазвичай «втрачають» хромосоми переважно одного з видів. Таким чином, можна отримувати клітини з бажаним набором хромосом, що дає можливість вивчати зчеплення генів і їх локалізацію в певних хромосомах.

Завдяки методам генетики соматичних клітин можна вивчати механізми первинного дії і взаємодії генів, регуляцію генної активності. Розвиток цих методів визначило можливість точної діагностики спадкових хвороб в пренатальному періоді.

Генетика соматичних клітин вивчає спадковість і мінливість соматичних клітин, тобто клітин тіла, які не статевих. Соматичні клітини мають весь набір генетичної інформації, на них можна вивчати генетичні особливості цілісного організму.

Соматичні клітини людини отримують для генетичних досліджень з матеріалу біопсій  (Прижиттєве висічення тканин або органів), коли для дослідження береться невеликий шматочок тканини. Як правило, це робиться під час операцій, коли треба встановити чи має дане утворення, наприклад, пухлина, злоякісну або доброякісну природу.

В даний час застосовують такі методи генетики соматичних клітин : Просте культивування, гібридизація, клонування і селекція. просте культивування  - це розмноження клітин на поживних середовищах, щоб отримати їх в достатній кількості, для цитогенетичного, біохімічного, імунологічного та інших методів.

при гібридизації соматичних клітин  можна схрещувати клітини, отримані від різних людей, а також клітини людини з клітинами миші, щури, морської свинки, мавпи та інших тварин. Такі дослідження дозволяють встановити групи зчеплення, а використовуючи хромосомні перебудови виявляти послідовність розташування генів і будувати генетичні карти хромосом людини.

клонування  - це отримання потомства однієї клітини (клону). Всі клітини в результаті клонування будуть однакового генотипу.

селекція  - це відбір клітин із заздалегідь заданими властивостями. Потім проводиться вирощування і розмноження цих клітин на спеціальних поживних середовищах. Наприклад, можна використовувати живильне середовище без лактози, але з додаванням інших цукрів, і з великого числа клітин, поміщених в неї, можуть виявитися трохи, здатних жити в відсутності лактози. Потім з таких клітин отримують клон.


  • метод моделювання

Вивчає хвороби людини на тварин, які можуть хворіти цими захворюваннями. В основі лежить закон Вавилова про гомологічних рядах спадкової мінливості, наприклад, гемофілію, зчеплену з підлогою, можна вивчати на собаках, епілепсію - на кроликах, цукровий діабет, м'язову дистрофію - на щурах, незарощення губи і неба - на мишах

Моделі в біології застосовуються для моделювання біологічних структур, функцій і процесів на різних рівнях організації живого: молекулярному, субклітинному, клітинному, органо-системному, організмовому і для популяції биоценотическом. Можливо також моделювання різних біологічних феноменів, а також умов життєдіяльності окремих особин, популяцій та екосистем.

У біології застосовуються в основному три види моделей: біологічні, фізико-хімічні та математичні (логіко-математичні). Біологічні моделі відтворюють на лабораторних тваринах певні стани або захворювання, що зустрічаються у людини або тварин. Це дозволяє вивчати в експерименті механізми виникнення даного стану або захворювання, його перебіг і результат, впливати на його перебіг. Приклади таких моделей - штучно викликані генетичні порушення, інфекційні процеси, інтоксикації, відтворення гіпертонічного і гіпоксії стані, злоякісних новоутворень, гіперфункції або гіпофункції деяких органів, а також неврозів і емоційних станів. Для створення біологічної моделі застосовують різні способи впливу на генетичний апарат, зараження мікробами, введення токсинів, видалення окремих органів або введення продуктів їх життєдіяльності (наприклад, гормонів), різні впливу на центральну і периферичну нервову систему, виключення з їжі тих чи інших речовин, приміщення в штучно створювану середовище проживання і багато інших способів. Біологічні моделі широко використовуються в генетиці, фізіології, фармакології.

Метод моделювання в біології є засобом, що дозволяє встановлювати все більш глибокі і складні взаємозв'язки між біологічною теорією та досвідом. В останнє сторіччя експериментальний метод в біології почав натрапляти на певні межі, і з'ясувалося, що цілий ряд досліджень неможливий без моделювання. Якщо зупинитися на деяких прикладах обмежень області застосування експерименту, то вони будуть в основному наступними: (19 з 15)

Експерименти можуть проводитися лише на нині існуючих об'єктах (неможливість поширення експерименту в область минулого);

Втручання в біологічні системи іноді має такий характер, що неможливо встановити причини з'явилися змін (внаслідок втручання або з інших причин);

Деякі теоретично можливі експерименти неможливі внаслідок низького рівня розвитку експериментальної техніки;

Велику групу експериментів, пов'язаних з експериментуванням на людині, слід відхилити з морально - етичних міркувань.

Але моделювання знаходить широке застосування в області біології не тільки через те, що може замінити експеримент. Воно має велике самостійне значення, яке виражається, на думку ряду авторів (19, 20,21), в цілому ряді переваг:

1. За допомогою методу моделювання на одному комплексі даних можна розробити цілий ряд різних моделей, по-різному інтерпретувати досліджуване явище, і вибрати найбільш плідну з них для теоретичного тлумачення;

2. У процесі побудови моделі можна зробити різні доповнення до досліджуваної гіпотези і отримати її спрощення;

3. У разі складних математичних моделей можна застосовувати ЕОМ;

4. відкривається можливість проведення модельних експериментів (синтез амінокислот по Міллеру) (19 с152).

Все це ясно показує, що моделювання виконує в біології самостійні функції і стає все більш необхідним ступенем в процесі створення теорії. Однак моделювання зберігає своє евристичне значення тільки тоді, коли враховуються межі застосування будь-якої моделі.

  • Імуногенетичний

Імуногенетичний метод включає серологічні методи, іммуноелектрофорез і ін., Які використовують для вивчення груп крові, білків і ферментів сироватки крові тканин. З його допомогою можна встановити імунологічну несумісність, виявити імунодефіциту, мозаицизм близнюків і т. Д.
Важливим розділом медичної генетики є імуногенетика, зокрема, генетика груп крові. В даний час відомо безліч основних систем груп крові. З них найбільш вивчені системи АВ0 і резус.Для прикладу розглянемо систему крові «резус». У генотипі людини є домінантний ген, що визначає утворення в організмі особливого білка, званогорезус-фактором. Людина, гомозиготний (Rh + Rh +) або гетерозиготний (Rh + rh-) за цією ознакою, є резус-позитивним, тобто має цей білок в крові. А в разі гомозиготності по рецесивним аллели (rh- rh-) резус-фактор у крові відсутній. І якщо він потрапляє в кров таку людину (при переливанні крові або вагітності), в його організмі розвивається захисна реакція - як на будь-який чужорідний білок, і утворюються специфічні антитіла. Статистика показує, що серед європейців приблизно 85% людей резус-позитивні і тільки 15% резус-негативні.

У шлюбах резус-негативних жінок (генотип rh- rh-) з резус-позитивними гомозиготними чоловіками (генотип Rh + Rh +) внаслідок домінування резус-позитивності плід (генотип Rh + rh-) є резус-позитивним і виділяє резус-фактор, проти якого в організмі матері виробляються антитіла, в свою чергу руйнують кровотворну систему плода. В результаті під час вагітності страждає як організм матері, так і організм плоду.

Аналогічна ситуація може виникнути і в шлюбі резус-негативної жінки з резус-позитивним чоловіком, гетерозиготних за цією ознакою (генотип Rh + rh-). Однак в цьому випадку ймовірність резус-конфлікту знижується вдвічі, тому що плід може виявитися резус-негативним (генотип rh- rh-), і тоді конфлікт з організмом матері не виникає.

Крім ймовірності виникнення самої ситуації резус-конфлікту, яка визначається виключно генотипами батьків, важливе значення має і ступінь тяжкості розвивається реакції. У деяких випадках резус-конфлікт протікає майже непомітно, в інших може стати причиною загибелі дитини. Зазвичай більш важкі наслідки спостерігаються при другій і наступних вагітностях.

В даний час для лікування жовтяниці новонароджених, викликаної резус-конфліктом, після народження дитини проводять повне переливання крові.

Статті по темі:
Річний податок на авто

Про те, що кожен власник транспортного засобу, ...

Методи вивчення спадковості у людини

1. генеалогічний генеалогічний метод полягає в аналізі ...

Суп-пюре з цвітної капусти з овочами і вершками

Сьогодні на нашому сайті рецепт крем супу з цвітної капусти з вершками і ...

вибір читачів





Популярні статті





gastroguru © 2017