Генетика человека. 3
1.Введение.
1.2 Генетика человека.
1.3Основные генетические понятия.
► Генетика (от греч. geneticos – относящийся к происхождению) – это наука о наследственности и изменчивости организмов.
Первые наблюдения о природе
наследственности и изменчивости появились
ещё на заре культуры человечества,
когда вследствие наблюдений за самим
собой и окружающей природой, он
пришёл к мысли отбирать для воспроизводства
только тех животных и те растения,
которые обладали ценными для
него качествами. Благодаря такой
примитивной селекции человеку удалось
создать множество видов
Однако зарождение генетики как науки связано с именем чешского естествоиспытателя Грегора Менделя (1822-1894), монаха августинского монастыря в г. Брно. Оно относится к 1866 году, когда Г. Мендель впервые опубликовал результаты своих опытов над растительными гибридами. Однако работа Г. Менделя не была понята в своей сущности до начала ХХ века, когда Х. де Фрис, Е. Чермак и К. Корренс, независимо друг от друга, своими опытами подтвердили правильность его выводов.
Главное научное достижение Г. Менделя состоит в доказательстве того, что наследственность является дискретной. Это означает, что наследственное вещество состоит из неделимых единиц – атомов наследственности, которые Мендель назвал «факторами». Впоследствии менделевские «факторы» получили название генов.
► Ген (от греч. genos – род, происхождение) – это единица хранения, передачи и реализации наследственной информации.
В настоящее время полагают, что в геноме человека имеется от 30 до 100 тыс. генов, которые сильно варьируют по размерам – от нескольких сотен, до нескольких тысяч пар нуклеотидов.
► Генотип – это совокупность всех генов, полученных организмом от его родителей.
Ген представляет собой специфический участок молекулы ДНК, в структуре которого закодирована структура определенного полипептида (белка). Это, казалось бы, достаточно простое положение известно многим со школы. Однако современные молекулярные исследования коренным образом изменили представления о гене. Поэтому сегодня понятием «ген» обозначается сегмент геномной ДНК или РНК, выполняющий определённую функцию.
В настоящее время выделяют три типа генов:
- гены, кодирующие белки, которые транскрибируются (переносятся) в РНК и затем транслируются (считываются) в белки, используя РНК как матрицу;
- гены, кодирующие РНК;
- гены-регуляторы.
Гены, кодирующие белки и РНК, называются «структурными генами» (5% генома). Их активность, «включение» и «выключение» определяются генами-регуляторами, составляющими незначительную часть (ок. 5%) среди остальных 95% генома. Большая же его часть состоит из последовательностей нуклеотидов, по сегодняшним представлениям, вообще ничего не кодирующих. Сегодня постоянно увеличивается число открываемых генетических единиц (повторяющиеся, мигрирующие нуклеотидные последовательности и пр.), функции которых мы ещё не понимаем, или только начинаем понимать.
► Экспрессия генов отражает активность генома человека на разных этапах онтогенеза.
В каждый конкретный момент клетка не
использует всю содержащуюся в её
хромосомах генетическую информацию.
Кроме того, гены «включаются» и
«выключаются» на разных этапах онтогенеза,
повышая или понижая свою активность
в определённые периоды жизни. Регуляция
генной экспрессии имеет общей задачей
– избежать напрасных затрат энергии
и создать условия для того,
чтобы клетка производила наиболее
эффективным способом всё, в чём
нуждается. Процесс регуляции активности
генов разворачивается в
Один и тот же ген может
по-разному проявляться у
► Экспрессивность гена – это степень фенотипической выраженности одного и того же аллеля определённого гена у разных особей.
Различия в экспрессивности означают, во-первых, разную степень поражённости носителей мутации (например, больные фенилкетонурией – носители одной и той же мутации – могут страдать умственной отсталостью разной степени), а во-вторых, разные формы фенотипического проявления одной и той же мутации (например, один и тот же ген-мутант вызывает у мужчин один тип психического расстройства, у женщин – другой).
► Пенетрантностью гена называется частота проявления аллеля определённого гена у особей данной популяции.
Большинство генов проявляется в признаке у всех носителей соответствующего генотипа (полная пенетрантность – 100%), а некоторые – не у всех его обладателей (неполная пенетрантность). У человека не полностью пенетрантными обычно являются доминантные гены, контролирующие патологические признаки.
Например, известно, что не все носители мутантного гена фенилкетонурии страдают этим заболеванием. Его пенетрантность высока и составляет 99%. Это означает, что из 100 носителей аллеля-мутанта в среднем будет один носитель, не имеющий фенотипических признаков заболевания, т.е. из 100 мутированных генов один ген-мутант не проявится и не вызовет развития заболевания.
Действие одного гена на многие признаки отражается понятием «плей-отропии», на 1 признак – «монотропии».
Подавляющая часть генов расположена на хромосомах, которые находятся в ядрах клеток, при этом каждый ген имеет свои хромосомные координаты. Таким образом, основными носителями генетической информации, определяющей наследственные свойства организма, являются хромосомы.
Незначительная часть
генов располагается в митохонд
► Хромосомы (от греч. chroma – цвет и somа – тело) – это линейные структуры, в которые организованы гены в ядре клетки.
Хромосомы можно окрашивать, вследствие чего они становятся видимыми под микроскопом.
► Кариотип – это хромосомный набор клетки (рис. 1), который в норме у человека состоит из 46 хромосом, разделенных на 23 пары (хромосомы, образующие пару, называются гомологичными хромосомами). 22 пары хромосом представляют собой аутосомы, 23-я пара – половые хромосомы.
Постоянство числа хромосом в хромосомном
наборе и структуры каждой хромосомы
– непременное условия
► Аутосомы – это любые хромосомы человека, кроме половых.
Они не отличаются у мужчин и женщин. Гены, локализованные в аутосомах, отвечают за аутосомные признаки. К 70-м годам ХХ века у человека было известно около 700 нормальных и патологических признаков, развитие которых контролируется тем или иным аутосомным доминантным геном. В частности описано много наследственных аномалий скелета (полидактилии – многопалости, добавочных пальцев; брахидактилии – короткопалости; ахондроплазии – сильного укорочения конечностей и др.). Аутосомным рецессивным геном контролируются более 500 наследственных болезней, в том числе, относительно наиболее распространённые среди них – альбинизм и фенилкетонурия.
Если для доминантно
наследуемых заболеваний
► Половые хромосомы (рис. 1) – у женщин это две Х-хромосомы (ХХ), а у мужчин – одна Х-хромосома и одна Y-хромосома (XY).
Половые хромосомы несут самые разнообразные гены, в том числе и не имеющие отношения к первичным и вторичным половым признакам, и определяют сцепленные с полом, или Х-сцепленные, признаки – дальтонизм, гемофилию, мышечную дистрофию Дюшенна и др.
Половые клетки (гаметы) образуются с помощью особого типа деления, которое называется мейоз. В результате мейоза в каждой половой клетке остается только по одной гомологичной хромосоме из каждой пары, т. е. 23 хромосомы.
► Гаплоидный кариотип (n) – это один экземпляр гомологичных хромосом. Он характерен только для половых клеток – яйцеклеток и сперматозоидов.
Рис. 1. Диплоидный (соматический) кариотип человека
(внизу – половые хромосомы мужчины – ХУ и женщины – ХХ)
► Совокупность генов в гаплоидном кариотипе называется геномом.
При оплодотворении, когда сливаются мужская и женская половые клетки и образуется зигота, гаплоидный кариотип женской яйцеклетки восстанавливается до диплоидного за счёт гаплоидного кариотипа сперматозоида.
► Диплоидный кариотип (2n) – это два экземпляра гомологичных хромосом, или сумма двух гаплоидных кариотипов – набор из 46 хромосом, из которых 44 – аутосомы и 2 – половые хромосомы. Диплоидный набор хромосом характерен для соматических (не половых) клеток.
Диплоидный хромосомный набор состоит из пар гомологичных хромосом. Одна хромосома из каждой пары унаследована от материнского организма (А или а), другая – от отцовского (А или а). В результате, каждый ген на гомологичной хромосоме (отцовской) имеет соответствующий ген, локализованный в том же месте на другой гомологичной хромосоме (материнской). Такие парные гены (АА, Аа, аа) называются аллелями (от греч. alleon различные формы). Аллели могут быть абсолютно идентичными (АА или аа), но возможны и вариации в их строении (Аа).
Таким образом, у нормального диплоидного организма могут присутствовать только два аллеля, поскольку имеются только пары гомологичных хромосом. Если организм является носителем двух одинаковых аллелей (АА или аа), то это гомозиготный («подобный», «похожий») организм; если же он несёт разные аллели (Аа), то его называют гетерозиготным («непохожим»).
Когда в определенном участке хромосомы локализуется множество аллелей, представляющих собой альтернативные варианты гена, говорят о множественном аллелизме. Альтернативные формы аллелей возникают в результате изменения структуры гена за счёт таких генных процессов, как мутация и рекомбинация. Качественное отличие аллелей друг от друга проявляется, прежде всего, на биохимическом уровне (например, по составу нуклеотидов).
Среди типов взаимодействия аллелей, ведущими являются доминантность и рецессивность.
Явление, при котором в фенотипе проявляется только один признак из альтернативной пары, называется доминированием, а ген, контролирующий данный признак, – доминантным геном, который обозначается заглавными буквами А, В, С и т.д. (аллель А, В, С и т.д. для каждого доминантного признака). Аллель другого родителя, не проявившаяся в фенотипе, но присутствующая в генотипе в «скрытом» виде, называется рецессивным геном, обозначаемым малыми буквами а, в, с и др. (аллель а, в, с и др. для каждого рецессивного признака).
Человек является носителем пары аллелей каждого гена, а по наследству своим потомкам передаёт только один аллель, поскольку половые клетки (яйцеклетка и сперматозоид) содержат по одной хромосоме каждой пары. Этот механизм обеспечивает случайное перекомбинирование аллелей в каждом последующем поколении, в результате чего ни один потомок не воспроизводит полностью генетическую индивидуальность своего родителя.
Для нормального развития и функционирования человеческого организма необходима координация усилий, по крайней мере, 100 000 генов, большинство из которых отличается удивительным богатством альтернативных форм. Можно с определённой уверенностью сказать, что каждый из нас наверняка отличается от других людей (как родственников, так и не родственников), по крайней мере, одним геном. Проведенные расчёты показывают, что вероятность появления двух генетически одинаковых людей, практически, нулевая. Можно смело утверждать, что за исключением однояйцовых близнецов, развивающихся из одной оплодотворённой яйцеклетки, и потому являющихся генетически идентичными индивидуумами, мы генетически неповторимы; генетическая индивидуальность каждого из нас уникальна.
Предметом изучения генетики являются два свойства организма – наследственность и изменчивость.
2.Генеалогический метод генетических исследований
В настоящее
время в педиатрической практике
широко используются следующие методы
клинико-генетического
Генеалогический метод заключается в том, что в своей повседневной работе при решении вопросов о диагнозе, прогнозе, выборе терапии каждый врач пользуется данными анамнеза жизни больного и интересуется состоянием здоровья его ближайших родственников. Однако в большинстве случаев при этом собираются лишь краткие сведения общего порядка, без глубокого изучения заболеваемости в роду с составлением родословной. Между тем такого характера данные особенно необходимы для распознавания заболеваний, связанных с отягощенной наследственностью.
В большинстве клинико-генеалогических исследований удается изучить 3 поколения семьи:
- поколение больного, его братья и сестры (сибсы), двоюродные братья и сестры;
- поколение родителей — мать, отец, дяди и тети;
- деды и бабки по отцовской и материнской линии. Если больной-пробанд имеет детей, то исследуется и младшее поколение— сыновья, дочери, племянники и племянницы.
С лицами, которых невозможно исследовать лично, рекомендуется установить письменную связь и провести анкетный опрос.
По полученным
данным символами графически составляется
родословная. Больной, от которого начинается
исследование, именуется пробандом
(П). Обозначают изучаемое заболевание,
закрашивая символ или вписывая букву,
соответствующую данному
Каждый индивидуум в родословной имеет свой шифр. Поколения в родословной обозначаются римскими цифрами от более старшего к младшему, то есть сверху вниз. Всем индивидуумам в пределах каждого поколения дается свой порядковый номер, обозначенный арабскими цифрами. Соответственно шифру на отдельном листе пишется легенда, где дается краткая характеристика состояния здоровья каждого индивидуума, указывается его возраст. Например, III-2 — Петя М., 7 лет, сын пробанда, здоров; или II-4 — Мария М., 18 лет, тетя пробанда, страдает эпилепсией с 5-летнего возраста, и т. д.
С помощью генеалогического метода удается установить тип наследования заболевания в соответствии с основными законами генетики, открытыми Г. Менделем. При доминантном типе наследования один из родителей пробанда также страдает данным заболеванием, это же заболевание было у его более отдаленных предков. Если один из родителей пробанда при доминантном типе наследования является гомозиготным по данному признаку, то все его дети будут больными; если он является гетерозиготным носи телем, то половина детей будет больна. На родословной при доминантном типе наследования можно наглядно видеть, как передается заболевание из поколения в поколение по вертикали.
При исследовании родственников больного признаки одного и того же заболевания у разных лиц могут иметь различную степень выраженности (экспрессивность). Экспрессивность как мера силы действия гена определяется по степени развития признака. У отдельных лиц заболевание можег вовсе не проявиться. Такие носители патологического гена остаются практически здоровыми, что связано с неполной пенетрантностью гена. Пенетрантность — это частота пли вероятность проявления гена. Может получиться так, что, несмотря на доминантный тип наследования, в связи с неполной пенетрантностыо гена у представителей какого-либо из поколений заболевание не проявилось. На родословной это будет выглядеть как «проскакивающее поколение». Допускается возможность «пропуска поколений» и при наследственных заболеваниях, которые проявляются в поздние сроки (например, хорея Гентингтона, дрожательный паралич и др.), если представители этих поколений умирают по другим причинам в более раннем возрасте. Экспрессивность и пенетрантность гена зависят от компенсирующего влияния других генов на развертывание информации патологического гена, так как у человека очень часто за один признак в той или иной мере отвечают многие гены (полигенное наследование).
Заболевания с аутосомно-рецессивным типом наследования передаются потомству от обоих родителей, которые, являясь гетерозиготами, сами остаются практически здоровыми. Подобные заболевания могут не встретиться в родословной по вертикали, но 25% детей данной брачной пары будут больными (распространение по горизонтали). Аномалии, наследуемые по рецессивному типу, чаще встречаются при родственных браках.
Однако не исключена возможность при явно рецессивном заболевании у ребенка наличия такой же болезни у одного из родителей, который тоже является гомозиготным по данному признаку, другой же родитель, внешне (фенотипически) здоровый,— гетерозиготным. В этом браке половина детей будет больна наследственным рецессивным заболеванием, остальные — носителями патологического гена (гетерозиготами). Такой тип наследования рассматривается как псевдодоминантный. Подобные родословные встречаются, если рецессивное заболевание не приводит к тяжелой инвалидности и больные могут иметь потомство (врожденная глухонемота, альбинизм, микрофтальм и др.).
При исследовании
некоторых родословных
В настоящее
время известно более 100 наследственных
заболеваний, связанных с Х-хромосомой.
Пол определяется хромосомами; женский
— хромосомами XX, мужской — XY. Если
патологический ген локализуется на
Х-хромосоме, то другой ген, отвечающий
за этот же признак, на гомологичной Х-хромосоме
у женщин компенсирует отсутствие или
низкую активность фермента при реализации
информации с патологического гена.
Поэтому у женщин заболевание
не проявляется, и они будут носителями
(„кондукторами") патологического
гена, который передадут половине
дочерей и сыновей. У лиц мужского
пола (XY), получивших от матери Х-хромосому
с патологическим геном, дефект не компенсируется,
и у них развивается
Биохимические методы исследования в диагностике наследственных заболеваний обмена веществ имеют исключительно важное значение. Изучение аминокислотного состава сыворотки крови и мочи с помощью хроматографии и других методов, исследование гормонов, ферментов, липидов, углеводов п минеральных веществ в различных секретах организма позволяют обнаружить соответствующие дефекты в обмене вещества, что помогает раскрытию патогенеза заболеваний и диагностике.
2.1 Близнецовый метод
Близнецовый метод был предложен Ф. Гальтоном в 1865 году, но окончательная разработка его основ была проведена Г. Сименсом в 1924 году. Сименс разработал надежный способ диагностики зиготности (метод полисимптомного сравнения), базирующийся на оценке сходства и различия близнецов по целому ряду параметров. Каждый параметр в отдельности не позволяет вынести суждения о зиготности близнецов, но использование комплекса параметров позволяет проводить более надежную диагностику. Кроме этого он предложил использовать в качестве объекта исследований не только МЗ близнецов, но и ДЗ близнецов. Принципы, заложенные Г.Сименсом в основу близнецового метода не претерпели сколько-нибудь существенных изменений до настоящего времени.
Близнецовый метод в классическом варианте основывается на нескольких допущениях.
Во-первых, предполагается равенство сред для партнеров как в парах МЗ, так и парах ДЗ близнецов. В этом случае если изменчивость признака полностью определяется средой, то и МЗ и ДЗ близнецы должны иметь по этому признаку одинаково высокие внутрипарные корреляции близкие к 1,0. Если же изменчивость признака целиком зависит от генотипа, то коэффициент корреляции в группе МЗ близнецов должен быть близок к 1,0, а в группе ДЗ близнецов приблизительно равен 0,5 (т.е. степени родства ДЗ близнецов, схожести их генотипа).
Во вторых, предполагается отсутствие систематических различий между близнецами и одиночнорожденными. В обратном случае результаты близнецовых исследований нельзя переносить на популяцию в целом. Так же не должно быть систематических различий между самими типами близнецов.
Если положение о равенстве средовых условий развития МЗ и ДЗ близнецов не соблюдается, то оценки компонент фенотипической дисперсии (наследуемость, дисперсии эффектов общей и различающейся среды) искажаются. Подобное искажение может происходить в ряде случаев:
1) Средовые условия могут
2) Средовые условия могут
3) Условия развития могут равным
образом уменьшать сходство
Во время внутриутробного
Этап родов также может
Средовые различия между близнецами возникают и на последующих этапах развития даже при воспитании в одной семье. К этому чаще всего приводит предвзятое отношение родителей к каждому из близнецов, при этом физические особенности, возникшие на этапе внутриутробного развития и родов усугубляются. Также часто происходит разделение обязанностей между близнецами (случай комплементарных отношений), разделение пар по принципу “лидер - ведомый”.
Таким образом, если средовые условия оказывают различное влияние на формирование изучаемой характеристики у МЗ и ДЗ близнецов, то показатель наследуемости этой характеристики может оказаться искаженным: заниженным, если общая среда вносит меньший вклад в сходство МЗ близнецов, чем в сходство ДЗ близнецов; завышенным – в противоположном случае.
Разновидности близнецового метода.
Классический близнецовый метод.
В этом случае используется такая
схема эксперимента, при которой
выраженность исследуемого признака сопоставляется
в парах МЗ и ДЗ близнецов и
оценивается уровень
Метод контрольного близнеца.
Этот метод используется на выборках
МЗ близнецов. Так как МЗ близнецы
весьма сходны по многим признакам, то
из партнеров МЗ пар можно составить
две выборки, уравненные по большому
числу параметров. Такие выборки
используют для исследования влияния
конкретных средовых воздействий на
изменчивость признака. При этом отобранная
часть близнецов (по одному из каждой
пары) подвергается специфическому воздействию,
другая же часть является контрольной
группой. Поскольку в эксперименте
участвуют генетически
Лонгитюдное близнецовое исследование.
В этом случае проводится длительное наблюдение одних и тех же близнецовых пар. Фактически это сочетание классического близнецового метода с лонгитюдным. Широко используется для изучения влияния средовых и генетических факторов в развитии.
Метод близнецовых семей.
Является сочетанием семейного
и близнецового метода. При этом
исследуются члены семей
Исследование близнецов как пары.
Предполагает исследование специфических близнецовых эффектов и особенностей внутрипарных отношений. Используется как вспомогательный метод для проверки справедливости гипотезы о равенстве средовых условий для партнеров МЗ и ДЗ пар.

- Генетика человека
- Генетика человека
- Генетика человека
- Генетика человека
- Генетика человека
- Генетика человека
- Генетика эпилептических синдромов
- Генетика. Селекция
- Генетика, селекция, евгеника
- Генетика: современный подход
- Генетика. Современный подход
- Генетика статі, успадкування, зчеплене зі статтю
- Генетика,структура днк,геном человека
- Генетика туралы қазақша реферат организмнің негізгі екі қасиетін—тұқым қуалаушылық пен өзгергіштікті зерттейді